Книга
← К списку книгЗагрузка разделов…
активнаАктивные записи участвуют в каталоге и синках. Неактивная книга скрыта, но не удалена из базы.
Книга
ПРЕДИСЛОВИЕ
«Проектирование дорожно-строительных машин» охватывает тематику от самоходных подъемно-транспортных машин, погрузчиков, кранов-экскаваторов до инвентарных цементо- и асфальтобетонных заводов.
В данной книге рассматривается лишь ограниченный круг вопросов: общие положения, курсовое проектирование машин для земляных работ и содержания дорог, а также специфические особенности курсового проектирования подъемно-транспортных машин. Здесь даются необходимые указания студенту как начинающему проектанту и конструктору.
Цель курсового проектирования: постепенно научить студента методике реального проектирования и подготовить его к выполнению дипломного проекта. В дипломном проекте студент подходит к самостоятельному решению производственных задач конструкторских бюро и научно-исследовательских институтов,
В прилагаемых образцах студенческих проектных решений даны общие виды машин, групп узлов (совокупностей сборочных единиц) и сбо
рочные чертежи узлов (сборочных единиц); приведены последовательность и особенности расчетов учебных проектов характерных машин.
Степень полноты разработки проектных примеров различна, поскольку это лишь примеры основных частей возможных студенческих разработок, а не атлас канонических образцов проектов.
Тематика и некоторые особенности проектных решений выбирались с учетом современных промышленных, патентных и других конструкций, приведенных в специальной и периодической литературе.
Ряд примеров выполнен по материалам П. А. Надальяка, А. И. Путк, а нормоконтроль чертежей — при участии Г. В. Кулешова, Г. М. Полнарева и Р. И. Шмидт, за что автор им глубоко признателен.
Автор с благодарностью примет замечания и пожелания, направленные на улучшение книги, по адресу: Москва, К-51, Неглинная ул., 29/14. Издательство «Высшая школа».
ВВЕДЕН И Ё
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Курсовое проектирование дорожно-строительных машин, как правило, ведется по материалам курсов, читаемых в такой последовательности: 1) грузоподъемные и транспортирующие машины (подъемно-транспортные машины — ПТМ); 2) основы проектирования дорожно-строительных машин и землеройные машины; 3) дорожные машины и оборудование.
В процессе работы над проектом студент должен закрепить и практически применить знания по техническому черчению в соответствии с ЕСКД [61, по методам составления расчетных схем, по выполнению расчетов и выбору основных машиностроительных материалов; практически изучить основы проектирования, конструирования, компоновки узлов машин для дорожно-строительных работ. Предполагается, что проектирование и конструирование типичных машиностроительных узлов и деталей без строгой конкретизации машины, в основном, изучено студентами по курсам деталей машин и теории машин и механизмов.
За время курсового проектирования (с III по V курс) студент должен получить подготовку, соответствующую примерно пути от чертежника-конструктора, работающего по отдельным заданиям, до конструктора узла, и овладеть основами эскизной разработки машины (установки) для дорожно-строительных работ.
В курсовом проектировании выполняются: разработка эскизного решения изделия (машины); разработка технического проекта группы (совокупности сборочных единиц); выполнение рабочих чертежей узла (сборочной единицы) или детали; составление расчетов и пояснительной записки; Систематизация технической документации проекта.
Особое внимание следует обращать на технико-экономическое значение проектируемого объекта. Студент должен рассматривать машину как средство механизации дорожно-строительных работ, дающее определенный экономический эффект. В последнем (перед дипломом) проекте эскизная разработка в определенной мере подчиняется народнохозяйственной потребности в проектируемом изделии. Некоторые задачи, решаемые в курсовом проекте, отличаются с этой точки зрения лишь количест
венно от задач, поставленных в дипломном проекте.
Дипломное проектирование является самостоятельной работой студента. В процессе проектирования дипломант решает задачу технико-экономической целесообразности принятия к производству новой машины или введения в строй нового индустриального предприятия для дорожного строительства. В дипломном проекте должны быть отражены особенности нашего социалистического народного хозяйства, перспективы его развития в соответствии с решениями Партии и Правительства.
Проект выполняется в составе и форме реального проекта, но в уменьшенном объеме. Работа по проектированию делится на следующие стадии: составление технического предложения в заданном объеме; разработка эскизного решения — в объеме основных вопросов; выполнение технического проекта характерной части машины (установки).
Содержание дипломного проекта должно базироваться на наиболее передовых формах организации производства и достижениях советской и зарубежной науки и техники в области дорожного машиностроения и механизации дорожных работ,
В процессе выполнения дипломного проекта дипломант должен консультироваться по соответствующим вопросам с профилирующей кафедрой, а также с кафедрами экономики, технологии, ремонта и др.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Тематика курсовых проектов различна по назначению и номенклатуре машин для определенного курса. Задачи, поставленные перед студентами в каждом последующем проекте, усложняются. В них рассматриваются принципиальные решения машин заданного назначения, особенности проектирования их частей и соответствующие расчеты. Определяются основные технические, эксплуатационные и экономические показатели объекта проектирования.
Общий объем проектных работ, выполняемых студентом,— 4—5 листов формата 24 по ГОСТ 2.301—68 (см. стр. 16) компоновочных и конструктивных разработок с необходимым количеством таблиц и спецификаций и около 30 страниц пояснительной записки и расчетов.
Как правило, в состав работы студента входит проект металлоконструкции или части металлоконструкции машины; в пояснительной записке освещаются в числе других вопросы техники безопасности и предусматривается состав комплектации изделия (машины) и всей технической документации проекта, частью которого являются разработки проектанта (см. далее рис. 1).
При выполнении студентами проектов на производстве их тематика должна соответствовать номенклатуре данного производства.
В целях облегчения подготовительных работ по проектированию для каждого курса составляют специальные бланки заданий, в которых указываются: содержание проекта; техническое задание; рекомендуемая литература; календарный план работы студентов; основные требования к выполнению проекта.
Задания, подписанные руководителем проектирования и заведующим кафедрой, выдают всему потоку студентов одновременно.
При составлении заданий обращается внимание на реальность соотношений основных определяющих исходных показателей.
Если студент работает по проектированию на производстве или в НИИ, рабочие чертежи могут выполняться под руководством соответствующего местного руководителя, но при методическом наблюдении кафедры.
Приступая к работе над проектом, студент должен изучить технико-эксплуатационные свойства данного типа машины; составить под руководством преподавателя схему проектируемого изделия и перечень его основных частей (в соответствии со схемой, данной на рис. 1); после получения ясного пространственного представления о машине или ее части и предварительных подсчетов студент начинает выполнять основные расчеты и компоновки.
Работа студента над проектом начинается с составления эскизного решения; последующая разработка ведется так же, как разрабатывается часть полного технического проекта изделия, выполняемого в конструкторском бюро.
Компоновки, расчеты, конструирование ведутся взаимосвязанно, правильно чередуясь согласно консультации руководителя. Нельзя приступать к конструированию, лишь закончив все расчеты, или конструировать без расчета. В обособленную часть работы выделяется только составление пояснительной записки набело.
Перед окончательным выполнением каждого этапа работ студент получает утверждение его решений руководителем.
В процессе конструирования и черчения отступления от ГОСТа не допускаются. Спецификации должны содержать наименования и обо
значения всех составных частей, входящих в изделие (в машину, группу, узел), изображенное на чертеже.
Студент должен выполнить проект к заданному сроку. При защите проекта он должен знать и уметь обоснованно доложить:
назначение и область применения спроектированной им машины, выполняемые ею в ходе технологического процесса операции, технологические и компоновочные схемы машин, выполняющих подобные или аналогичные работы;
назначение узлов и механизмов и выполняемую ими работу;
назначение деталей разработанного узла, технологию их изготовления и выполняемую ими работу в данном узле (механизме);
схему расчета действующих нагрузок и сопротивлений для узла и действующих усилий и нагрузок для детали;
основные формулы для расчета деталей на прочность (например, осей, валов, шестерен, шпонок, грузовых винтов, заклепок и т. п.);
выбор материала для детали по расчетному напряжению, по условиям работы и методы ее термической обработки;
методы определения мощности, потребной на работу узлов, механизмов и машины в целом;
в общих чертах конструкцию, например, двигателя, насоса, форсунки, каната, шины колесного хода, подшипника качения и т. д.;
как проставить на чертеже узла или детали необходимые размеры, а также допуски и посадки сопрягаемых мест деталей.
К защите студент готовится по консультации руководителя.
Проект допускается к защите решением руководителя. Если студент досрочно выполнил проект, он защищает его досрочно. Ответственность за качество работы несет проектант.
Защита проводится публично.
Для приема проектов организуется комиссия в составе 2—3-х преподавателей. На одном заседании рассматривается не более 10—15 проектов. К защите студент представляет чертежи, пояснительную записку и оформленное задание кафедры на проектирование. Чертежи проекта развешивают на щите, стенде и т. п.
Студенту дается на доклад 5—10 мин.
Примерное построение доклада:
назначение, область применения, краткая технико-экономическая характеристика объекта проектирования;
краткая характеристика конструкции по чертежам проекта с более подробным описанием элементов самостоятельной проектно-конструкторской разработки.
Во время доклада один из членов комиссии рассматривает пояснительную записку. После доклада студенту задают вопросы: по проектно-
конструкторским решениям (2—3 вопроса); по расчетам (2—3 вопроса); по составлению исполнителем расчетной схемы нагруженной детали или простого узла (1—2 вопроса).
Оценка проекта производится комиссией сразу или после рассмотрения всех проектов, представленных на заседании. При оценке учитываются: обоснованность и качество проектно- конструкторских разработок; качество и полнота расчетных работ; правильность выполнения чертежей с соблюдением требований ГОСТов; четкость и последовательность доклада; качество ответов на вопросы; наличие или отсутствие самостоятельных разработок в проекте и тщательность исполнения проектной документации.
Проект принимается на отлично при отличной оценке трех первых определяющих показателей.
Пересдача проекта на более высокую оценку или повторное выполнение проекта разрешаются на общих основаниях.
Б. Тематическое содержание дипломного проекта включает такие основные разделы:
технико-экономические и научные обоснования к проектированию, отбор типа;
компоновочные и конструктивные разработки, расчеты;
эксплуатационные особенности работы машины;
те х н о л о ги ч ес к ую часть;
вопросы охраны труда и техники безопасности;
окончательное определение технико-экономических показателей, выводы.
Состав технической документации проекта: пояснительная записка, расчеты;
чертежи эскизно-технического проекта;
рабочие чертежи части объекта, подробно разрабатываемой дипломантом;
таблицы, схемы технико-эксплуатационных особенностей;
чертежи технологические;
отдельные спецификации, ведомости и пр.
В число принципиальных технических требований к проекту входят следующие: пояснительная записка, составляемая, как правило, в последовательности, соответствующей приведенному выше порядку разделов тематического содержания, должна дать четкую и обоснованную разработку вопросов технико- экономической целесообразности проектирования по теме;
расчеты составляются по новым прогрессивным методам и на высоком теоретическом уровне;
в компоновочных и конструктивных разработках решаются задачи в объеме задания, но предусматривается полная комплектация
объекта проектирования и в соответствующей документации дается полное представление о составе проектируемой машины (установки).
Номенклатура объектов проектирования заранее разрабатывается на кафедре. Все темы дипломных проектов должны соответствовать текущим или перспективным планам промышленности и дорожного строительства.
Подготовительная и методическая работа руководителей дипломного ■ проектирования должна проводиться в течение всего учебного года. В процессе проектирования необходима методическая связь кафедры е руководителями, привлекаемыми с производства и из НИИ. Целесообразно участие руководителя проектирования в преддипломной практике студента.
К сбору материалов по дипломному проекту студенты приступают в период преддипломной практики. Перед выездом на практику студентам выдают задания на проекты, утвержденные кафедрой. Все материалы, собранные в период преддипломной практики, сводятся в специальные отчеты.
По консультации руководителя дипломант сам подбирает и изыскивает материал для принятия проектных решений. При конструировании он использует ГОСТы, нормали, ТУ, каталоги и пр.
Желательно проведение дипломантами взаимного нормативного контроля технической документации.
При выполнении дипломного проекта следует разработать следующие вопросы:
составить обзорное исследование вопросов темы;
обосновать целесообразность проекта;
разработать эскизное решение машины (установки) и научно-экспериментальные вопросы темы;
провести принципиальные расчеты и разработать кинематические схемы, схемы управления, автоматики и др.;
разработать технический проект машины, дать описание и чертежи общего вида машины и двух-трех узлов, групп, характерных для данной машины (установки);
при необходимости выполнить рабочие чертежи сконструированных узлов;
провести энергетические, прочностные, силовые расчеты;
дать сравнительный технико-экономический анализ;
разработать рабочие чертежи и технологические карты одной-двух характерных деталей разработанных узлов;
дать схемы или описание комплексного использования машины, а также указания по эксплуатации машины (установки);
разработать краткие положения по технике безопасности при работе на машине (установке).
В этой же последовательности составляются пояснительная записка и расчеты.
Собственно проектирование дипломант заканчивает тщательным расчетом технико-экономических показателей и окончательным определением народнохозяйственного значения запроектированного объекта.
Закончив дипломный проект, дипломант составляет план своего доклада Государственной квалификационной комиссии.
При защите требуется проявить умение хорошо обосновать принятое решение, в особенности технико-экономическое.
Проект рассматривается на кафедре, где принимается решение о допуске его к защите. Затем дипломный проект передают на рецензирование высококвалифицированным специалистам с производства или научно-исследовательских институтов.
Рецензия на дипломную работу — это объективный, технически обоснованный отзыв по всем элементам проекта. С учетом положительных и отрицательных качеств проекта в рецензии дается общая оценка работы дипломанта.
В современных условиях обучения в вузах создаются студенческие конструкторские бюро (СКВ), где проектно-конструкторские разработки, как правило, выполняются студентами более углубленно, чем в обычных учебных проектах.
СКВ выполняет проекты по заданиям заводов, НИИ, а также для нужд лабораторий или НИР института и, как правило, в объеме, большем объема учебного проекта. По рабочим чер
тежам, выполняемым в СКВ, изготовляют изделия в цехе. Поэтому студенты должны исполнять их с особой ответственностью, т. е. точно по техническим условиям заводских КБ.
Иногда по решению кафедры допускается разработка сквозного проекта. Это значит — студент начинает курсовое проектирование, которое затем перерастает в тему дипломного проекта (при этом сохраняются все требования к объему и архитектонике каждого из учебных проектов). Некоторые дипломные проекты после защиты используют в промышленных организациях или в институте.
В некоторых проектах требования учебного плана могут быть полностью удовлетворены составом работы студента по заказной тематике СКВ. В общем случае студенту необходимо выполнить проектное решение строго по плану соответствующего курса в объеме одного-двух листов эскизного проекта заданной машины (установки) с соответствующими принципиальными и технико-экономическими расчетами; конструкторские же разработки могут выполняться (по решению кафедры) для аналогичной машины по заказной работе с соответствующими силовыми, кинематическими и прочностными расчетами.
В любом случае защита проекта перед соответствующей комиссией кафедры института для студента обязательна.
Если чертежи выполнялись студентом на производстве или в НИИ, для рассмотрения и приемки работы могут быть организованы специальные выездные комиссии кафедры на место.
Г Л А В A I
КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
В курсовом проектировании студент выполняет простые проектно-конструкторские работы в соответствии с технико-экономическими требованиями вуза и производства.
При проектировании подъемно-транспортной машины (см. стр. 23) студенту, еще не изучавшему курс «Экономика и организация производства», уже необходимо знать методику определения основных технико-экономических показателей проектируемой машины. Поэтому в данной главе дается методика тех нико-эко комических решений для машин рассматриваемой номенклатуры.
Чертежи и расчеты нужно выполнять параллельно; попеременно расчеты опережают конструирование или выполняются вслед за разработкой конструкции.
Поскольку одной из задач курсового проектирования является приобретение методических навыков реального проектирования, необходимо отказаться от разработки обособленных узлов и выполнять проект в такой последовательности: машина — изделие индивидуального производства; группа узлов машины, куда входит элемент проекта, самостоятельно разрабатываемый проектантом; узел, входящий в группу, включающий элемент самостоятельной разработки; деталь этого узла.
В ряде проектов (в частности ПТМ), где металлоконструкция представляет определяющую часть машины, показательную для изучения методики проектирования, следует вести две параллельные линии: 1) разработка металлоконструкции и 2) разработка трансмиссии, или управления, или рабочего оборудования.
Студент знакомится с необходимыми литературными источниками, тщательно прорабатывая разделы, непосредственно связанные с вопросами проектирования по заданной узкой теме. Здесь могут использоваться заводские материалы: чертежи, записки.
Студент должен выбрать тип или конкретный прототип машины и продумать, что нового он должен внести в конструкцию машины; выполнить от руки эскизы, схемы, произвести отдельные расчеты и технико-экономические сравнения возможных вариантов.
Затем студент может приступить к выполнению чертежа общего вида машины и к общим принципиальным расчетам —- к сведению всех предыдущих эскизов и расчетных наметок в единое целое. Он должен вычертить эскиз проекта машины в составе одного листа общего вида или принципиальной схемы (кинематической, управления, технологии работы и т. п.) — в том случае, если эта схема является элементом самостоятельной разработки по заданию.
Как правило, чертежи общего вида и расчеты к нему завершаются и оформляются после уточнения и внесения в них итогов расчетнографических работ, которые проводятся над отдельными группами, узлами.
Дадим рекомендации, конкретизирующие требования к выполнению конструкторской документации учебных проектов.
Общий вид машины должен представлять компоновочный чертеж, выполненный строго в масштабе в двух-трех проекциях без каких бы то ни было вырисовываний мелких деталей, т. е. общий вид машины в курсовом проекте - - это чертеж эскизного проекта (графически в какой-то мере подобен габаритному чертежу). Однако поскольку он в учебном проектировании используется для дальнейшей разработки и взаимной увязки чертежей технического проекта групп и рабочей документации узлов, в нем должна быть отражена и технологическая цель: он должен служить как бы сборочным для всего изделия (машины).
Размеры ставятся: габаритные, установочные, определяющие взаимное расположение частей машины; показывающие рабочие и транспортные положения оборудования, ходовых частей, т. е. размеры, необходимые для сборки машины в целом и для технико-эксплуатационной ее характеристики.
На чертеже общего вида машины могут быть помещены: техническая характеристика; кинематическая, гидравлическая и другие схемы машины или ее частей — все на свободном поле чертежа. Заголовок «Техническая характеристика» пишут и подчеркивают, дают нумерацию пунктов арабскими цифрами. В характеристике целесообразно давать основные технико-
эксплуатационные показатели без повторения габаритных и иных размеров и массы машины— показателей, содержащихся в чертеже, в основной надписи. Схемы выполняются без масштаба, к ним даются краткие таблицы или надписи в соответствии с указаниями на стр. 14.
Б процессе разработки общего вида машины ориентировочно составляют технологический перечень комплектации изделия и намечают индексацию его частей (стр. 16). Это определит степень подробности выполнения чертежа общего вида, количество позиций, предусматриваемых в перечне составных частей. В последнем даются сборочные единицы и детали, которые в процессе изготовления машины намечаются к сборке, отраженной чертежом на данной стадии проектирования. Как правило, это не отдельные сборочные единицы (узлы), а их совокупности (группы), имеющие общие функциональные назначения и совместно устанавливаемые в машине, например: мост крана, грузовая тележка, ковш скрепера в сборе, установка двигателя, кабина, система гидроуправления и т. п.
В чертеже общего вида группы (совокупности сборочных единиц) нужно дать изображение узлов, деталей, входящих в группу, как правило, без разрезов и пунктирных изображений; дать размеры, определяющие их взаимное расположение; если нужно, дать линии построения контура важнейших положений движущихся или устанавливаемых частей.
Схемы, графики здесь вычерчивать не следует, кроме тех, которые необходимы для понимания порядка сборки и взаимного расположения частей (узлов) при сборке в цехе; размеры габаритные и установочные.
Перечень составных чертежей (на отдельном листе) содержит сборочные единицы с добавлением соединительных деталей, входящих непосредственно в группу.
Чертежи узла (сборочной единицы) выполняются в возможно более крупном масштабе, как рабочие конструктивные сборочные чертежи узла, входящего в группу; со всеми разрезами, с подробным вычерчиванием всех деталей в узле по ГОСТу, с дополнительными проекциями, сечениями, выносными элементами — для выявления формы, взаимного расположения частей, деталей и для возможности указания позиций подробной спецификации. Это — чертежи для сборки узла, а также для выполнения деталировки.
Размеры ■— габаритные, между осями основных деталей и крепежных болтов, мест посадки деталей на валы и оси с указанием обозначений посадки по ГОСТу без числовых значений допусков.
Спецификация — подетальная; ее следует составлять в полном объеме по форме согласно ГОСТ 2.108—68; для уменьшения времени, затрачиваемого студентом на оформление, допускается укрупнение спецификации объединением узлов в более крупные узлы, а деталей — в узлы по технологическому принципу изготовления изделия.
При разработке металлоконструкции целесообразно выполнить рабочий чертеж (сборочный чертеж) сварной конструкции отдельной рамы, балки, плоской (пространственной) формы; он не дублирует чертеж общего вида металлоконструкции машины в сборе. Спецификация — подетальная.
В процессе разработки узловых чертежей проводятся необходимые уточняющие и проверочные расчеты нагруженных частей и деталей узла.
При необходимости проектант возвращается к чертежам общих видов группы и машины и вносит в них коррективы. Затем окончательно оформляются все листы проекта и вносятся коррективы в пояснительную записку.
Содержание типовой пояснительной записки и расчетов.
В записке, кроме назначения машины, целесообразно указать: в какой комплекс средств механизации она входит; что нового вводится в данную машину проектантом; следует также определить (проверить) мощность двигателя, основные параметры рабочего оборудования и машины в целом; производительность машины, стоимость единицы продукции и другие необходимые технико-экономические показатели; дать описание запроектированной конструкции и краткую техническую характеристику; основные соображения по эксплуатации машины, уходу за ней и по технике безопасности (охране труда).
В общие расчеты входят: составление расчетных схем машины и определение действующих усилий; тяговый расчет или принципиальный силовой расчет ПТМ; проверка устойчивости машины в работе и при транспортировке (статической и динамической); разработка принципиальных схем для основных расчетов системы управления и др.
Прочностные расчеты содержат расчеты металлоконструкции, проектируемой группы, конструируемого узла.
Следует установить место проектируемой машины (установки) в производственном процессе механизации соответствующих работ; пояснить, для каких целей и в комплекте каких средств механизации применяется машина (установка); каково назначение, режим работы группы, узла, разрабатываемых в объеме рабочих чертежей.
230/VПси230/VПсиквт/ед. прод..квт/ед. прод..
230/VПси
230/VПси
квт/ед. прод..
квт/ед. прод..
В начальной стадии проектирования нужно ориентировочно определить технико-экономические показатели проектируемого изделия, с тем чтобы уточнить их по выполнении рабочего проекта. Полнота технико-экономических расчетов зависит от места курсового проекта в учебном плане (календарно). Так, для первого из проектов (ПТМ) могут быть определены, как итог, энергоемкость, металлоемкость и, в отдельных случаях, стоимость подъема и транспортирования груза, а для последнего дается более полный технико-экономический расчет.
Как правило, за основу берутся такие показатели экономической целесообразности проектирования: затраты на создание объекта (первоначальные); на его эксплуатацию в единицу времени; трудовые и материальные затраты при выполнении работ посредством проектируемой машины; технологическая себестоимость единицы продукции, вырабатываемой данной машиной, приведенная стоимость единицы продукции; экономический эффект использования машины; энергоемкость рабочего процесса машины.
Общий ход технико-экономических расчетов при учебном проектировании может быть единым для курсового и дипломного проектов. Но для курсового проектирования почти все основные требования и исходные данные задаются руководителем (для дипломного —многие из них составляются и рассчитываются проектантом при ко нс ул ьтац ни р ук оводителя).
Примерная схема разработки технико-экономических вопросов в курсовом проекте такова: руководитель проектирования даст студенту обоснование выбора объекта проектирования, условий эксплуатации машины (установки); проектант систематизирует требования к машине как объекту эксплуатации и производства, выполняет основные силовые и кинематические расчеты, определяет основные технико-экономические показатели.
Эффективность мероприятия, связанного с совершенствованием общественного производства, оценивается соизмерением затрат, потребных на проведение этого мероприятия, с экономией, которая будет получена за определенный срок.
При подсчете экономической эффективности замены существующей машины на новую, проектируемую, срок окупаемости (Т) дополнительных затрат может быть определен по формуле
кл' к‘'__ лет,(Сс —СН)ПГ
где Сн и Сс — себестоимость единицы продукции, руб.;
Кя и Кс — стоимость новой и старой машин, руб.;
П. — производительность новой машины в год.
Срок окупаемости Т должен быть не больше Тнорм=8 лет — нормативного срока окупаемости, установленного для средств механизации строительства, в том числе дорожного.
Стоимость единицы продукции Сед (руб.) определяется, как отношение суммарных сменных затрат Ссм (руб./смен) при работе рассматриваемой машины к сменной производительности Псм (ед.прод./смен), т. е.
руб./ед. прод.
Но сравнительную оценку машин нужно производить по удельной величине приведенных затрат:
Сприв = Сед-Т' КуДЕНОрМ,гдеКуд — удельная стоимость (стои-
мость машины, отнесенная к годовой производительности, т. е. К„/Пг); ЕНОрм= 1/ТНОрм = 0,12 — нормативный коэффициент эффективности затрат на приобретение машины.
Существенным показателем совершенства машины является ее удельная энергоемкость (Э). Энергоемкость процесса (Э„) работы дорожностроительной машины зависит от физико-механических свойств разрабатываемого материала, от способа его разработки машиной определен
ного типа и выражается отношением энергии Ап ^гс-м^ затраченной на рабочий процесс, к объему выполненных работ V (ед. прод.).
Расчетная удельная энергоемкость землеройных машин может быть подсчитана по формулам:
„ т 48*jVт 310;V. ,_,
Э=—. —л. с. ед. пред.,
Т]^Пц7] VПсм
ИЛИ
^ т 35,3 *N т Лг Пч i]y
где т — коэффициент, учитывающий запас установленной мощности (по отношению к расчетной), предназначаемый для преодоления динамических, случайных, транспортных и других нагрузок;
Пч — теоретическая часовая производительность;
* Численные коэффициенты определены расчетом: отношение работы, затраченной в секунду, к соответствую- А кге-м/сск щему объему выполненных работ равно;
V ед. прод/сек
3600,4 кге-м/сек 3600 N л. с. то же, в час ——;= ———■—
36001/ ед. прои/сек id Пч
3600 N кет
102 * Пч *
ПсМ — то же, сменная, принятая с учетом 8 ч работы и сменного коэффициента использования машины, равного 0,8;
N — расчетная мощность, потребная для выполнения работы машиной;
-q2 — суммарный коэффициент полезного действия машины и ее процесса работы. (При пересчете на годовую производительность нужно учитывать:
Кг— годовой коэффициент использования машин, равный 0,7;
пс — количество рабочих смен в году.)
Чем больше отношение m/pv, тем больше Э и тем менее совершенна рассматриваемая машина. Если не представляется возможным получить расчетные N и гр:, то можно сравнивать машины по установленной мощности Муст двигателей:
48^vcт 35>3^vcт
^уст^ IL| = щ А. С.
Для подъемно-транспортной машины удельную энергоемкость единицы можно определить, как частное от деления установленной мощности к сменной производительности машины:
^уст
п
1 !см
Важным показателем является металлоемкость машины, т. е.
Муд^ кг^ед.прод.,ТПр
где Gv — вес металла в машине, кг.
При определении затрат на создание машины удобно пользоваться данными [ 10] — [ 13] и [401 по стоимости ее конкретных типоразмеров и с некоторым приближением считать стоимость проектируемой машины, равной табличной стоимости существующей машины подобного типоразмера. Величину затрат на эксплуатацию последней, на выполнение работ с ее применением можно принимать по «Ценнику № 2 машино-смен строительных машин и оборудования» Госстроя СССР [25]. В случае необходимости, например, при большом отличии проектируемой машины от существующей, следует вести расчеты подробнее (см. гл. IV данной книги). Ход расчетов основных показателей машин, а также силовых, кинематических и прочностных расчетов освещен в главах III и IV.
Непосредственно при конструировании нужно учитывать, что средства механизации дорожностроительных работ изготовляются в основном пи 3-му классу точности, с применением обработки и посадок более высоких классов точности для отдельных сопряжений (установка шарикоподшипников, некоторые шлицевые и направляющие разъемные соединения). Неразъем
ные соединения, как правило, сварные. Крепежные изделия (болты, гайки и др.) преимущественно нормальной точности из материала подгруппы 01 с покрытием группы 1 — (ГОСТ 1759—62), за исключением специальных и пружинных изделий; класс точности резьбы третий.
■Металлы, применяемые для изготовления несущих деталей: сталь углеродистая конструкционная, при необходимости низколегированная, в особо нагруженных деталях трансмиссий и шарнирных соединений — хромистая; в изнашиваемых деталях рабочих органов землеройных машин — марганцовистая с соответствующей термообработкой (см. прилож. 2); чугуны — преимущественно серые.
Проектант обязан пользоваться нормалями и техническими материалами ВНИИПТмаш, ВНИИСДМ, как основных институтов, нормализующих материалы, изделия, узлы, детали для всех заводов и КБ отечественного подъемно-транспортного и дорожно-строительного машиностроения; при отсутствии соответствующих указаний в ведомственных нормалях следует пользоваться ГОСТами, нормалями машиностроения. Проектирование и конструирование специальных крепежных деталей может допускаться лишь в особых обоснованных случаях.
ЕСКД В УЧЕБНОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ
С введением Единой системы конструкторской документации (ЕСКД) [6] по-новому проводится комплектование и оформление проектной и конструкторской документации учебных проектов в вузе.
Приказ 634 по Министерству высшего и среднего специального образования СССР от 17 сентября 1970 г. требует внедрить в учебную и практическую деятельность высших учебных заведений Единую систему конструкторской документации (ЕСКД).
Данные указания не предназначены и не могут заменить соответствующие ГОСТы; они являются руководством к применению требований ЕСКД и к некоторой перестройке процесса выполнения учебной конструкторской документации.
Основные требования, которым призвана удовлетворять ЕСКД, таковы:
обеспечить единство правил выполнения и оформления конструкторской документации, возможность производства изделия по документации, выполненной на другом предприятии;
предусмотреть возможность использования средств вычислительной техники при обработке информации, содержащейся в конструкторских документах;
учитывать международные рекомендации (в частности СЭВ), способствовать международному обмену технологической документацией.
Единая система конструкторской документации подготовляет нас к началу пути автоматизации и механизации процесса проектирования.
Для облегчения подбора нужных стандартов дадим состав разделов ЕСКД и их нумерацию: основные положения — 2.101, 102 и т. д.;
система обозначений и классификация изделий— 2.201,202 и т. д.; в промышленности строительного, дорожного и коммунального машиностроения еще не разработана; в учебном проектировании можно применять обозначения изделий и их частей, приводимые далее на стр. 16;
общие правила оформления чертежей — 2.301, 302 и т. д.;
правила оформления чертежей конкретных изделий —2.401, 402 и т. д.;
учет, хранение, дублирование, изменение конструкторской документации — 2.501,502
и т. д.;
эксплуатационные и ремонтные документы — 2.601, 602 и т. д.;
выполнение схем — 2.701, 702 и т. д.;
разные правила—2.801, 802 и т. д.
Для усвоения основных понятий ЕСКД дадим пояснения.
Ранее по ГОСТ 5290—60 изделие понималось как предмет производства, включаемый в номенклатуру предприятия, т. е. это в основном — машина, установка. По ЕСКД — изделие — это любой предмет, или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии, т. е. это и деталь и, например скрепер.
ЕСКД. ГОСТ 2.101—68 устанавливает следующие виды изделий: детали, сборочные единицы, комплексы, комплекты. Изделия могут быть неспецифицированные, — не имеющие составных частей, т. е. д е т а л и, и специфицированные, — состоящие из двух и более составных частей. По этой градации сборочной единице й является, например, и экскаватор, и две стальные детали, сваренные между собой. В тексте ЕСКД исключены понятия: узел, группа (узлов), сборка, подсборка.
Ранее по ГОСТу различались: узел как разъемное или неразъемное соединение двух и более частей, в том числе и деталей; группа (узлов), т. е. более крупное соединение узлов и деталей, для которого целесообразна самостоятельная организация производства; группа являлась специфицированной единицей, в пределах которой присваивались номера узлам и деталям, входящим в нее. По ЕСКД узел — это, как и машина, как и группа — сборочная единица, специфицированное изделие. Докумен-
тация на группу, как на более крупную единицу, чем узел, может именоваться документацией на совокупность сборочных единиц.
Комплекс — это два (и более) специфицированные изделия, не соединенные на предприятии-изготовителе сборочными операциями, предназначенные для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций (например, прицепной скрепер с трактором, установка асфальтобетонного смесителя).
Комплект — два (и более) изделия, не соединенные сборочными операциями; набор изделий, имеющих эксплуатационное назначение вспомогательного характера (комплект запасных частей, инструмента и т. п.).
Стадии разработки конструкторской документации (ГОСТ 2.103—68) разделяются на техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, технический проект, разработку рабочей документации.
Конструкторские документы именуются «проектными» на стадии эскизного и технического проектов и «рабочими» —■ на стадии выполнения рабочей документации (наименование «рабочий проект» исключено).
В проектной документации разработка чертежей сборочных единиц (специфицированных изделий) выполняется, как разработка «чертежей общих видов» машины, группы, узлов. Только на стадии выполнения рабочей документации чертежи сборочных единиц именуются «сборочными чертежами».
В эскизном проекте разрабатываются принципиальные конструктивные решения; определяются назначение, основные параметры, габариты изделия ■— машины. В техническом проекте даются окончательные решения машины и ее частей, которые также являются исходными для разработки рабочей документации. Рабочая документация должна содержать необходимые и достаточные данные для изготовления и контроля деталей и сборочных единиц.
Каждому документу в зависимости от его принадлежности ,к определенной стадии разработки присваивается литера, которая ставится в соответствующей графе «Основной надписи» (штампа чертежа). ГОСТ 2.103—68 предусматривает присвоение конструкторским документам литеры «О» после их корректировки по результатам заводских испытаний образца (опытной партии); присвоение литеры «А» после корректировки по результатам испытания и оснащения технологического процесса ведущих составных частей изделия установочной серии; присвоение литеры «Б» — окончательно отработанным рабочим документам для установившегося серийного (массового) производства. Как правило, учебная к о н с т-
Рис. 1. Схема состава учебного проекта:/ — совокупность сборочных единиц; II — сборочная единица; III- составная часть пояснительной записки (ПЗ и РР)Рис. 1. Схема состава учебного проекта:/ — совокупность сборочных единиц; II — сборочная единица; III- составная часть пояснительной записки (ПЗ и РР)
Рис. 1. Схема состава учебного проекта:
/ — совокупность сборочных единиц; II — сборочная единица; III- составная часть пояснительной записки (ПЗ и РР)
Рис. 1. Схема состава учебного проекта:
/ — совокупность сборочных единиц; II — сборочная единица; III- составная часть пояснительной записки (ПЗ и РР)
рукторская документация может причисляться к документам для индивидуального производства, для разового изготовления одного (или нескольких) изделий; ГОСТ предусматривает для рабочей документации в этом случае литеру «И».
В учебном, проектировании, как правило, охватываются такие виды изделий (по ГОСТ 2.101):
деталь, т. е. изделие неспецифициро- ванное, изготовленное из однородного материала без применения сборочных операций;
сборочная единица — изделие, состоящее из двух и более составных частей, соединяемых сборочными операциями (это ■— узел, группа узлов, машина);
реже встречается комплекс.
Что касается стадий разработки документации, то начальные навыки в курсовом проектировании даются в основном в такой последовательности:
ознакомление с методикой эскизного проектирования осуществляется при выполнении предварительных подсчетов, эскизов, начальной части пояснительной записки, расчетов,
чертежа общего вида машины, принципиальных схем;
элементы технического проекта отрабатываются в процессе исполнения чертежей общих видов, расчетов, описаний группы разрабатываемых узлов (совокупности сборочных единиц);
правила выполнения рабочей документации изучаются (повторяются) при разработке за-
данных узлов (сборочных единиц) и деталей.
В соответствии с этим для учебного проектирования предлагаются следующие виды конструкторской документации: общие виды, сборочные чертежи, спецификации, чертежи деталей, схемы (принципиальные, установочных положений и др.), пояснительные записки, расчеты.
Состав конструкторских документов учебных проектов и примерная схема комплектации представлена на рис. 1.
Это состав документации в общем случае. Для конкретного курсового или дипломного проекта состав может быть уменьшен за счет исключения какого-либо комплекта — чертеж, спецификация, описание, расчеты. Количество
13
таких комплектов каждого вида устанавливается для каждого конкретного случая.
Графические документы (ГОСТ 2.102—68). Чертеж общего вида определяет конструкцию изделия, взаимодействие его основных составных частей и поясняет принципы работы изделия.
Сборочный чертеж содержит изображение изделия, данные, необходимые для его сборки (изготовления) и контроля.
Чертеж .детали содержит изображение детали, данные для ее изготовления и контроля.
На схеме изображаются (условно) составные части изделий и связи между ними.
Текстовые документы (ГОСТ 2.102—68). Спецификация определяет состав сборочной единицы, совместно с чертежом служит для изготовления последней, комплектования конструкторских документов; выполняется на отдельных листах («форматках») по форме 1 ГОСТ 2.108—68. Спецификация входит в рабочую документацию. В эскизном и техническом проектах для чертежа общего вида дается перечень составных частей сборочной единицы по форме спецификации на отдельных форматках, являющихся листами того же чертежа.
В учебном проектировании следует рассматривать чертежи, спецификации, перечни составных частей — в едином комплексе.
Пояснительная записка содержит описание устройства изделия, принципа действия, обоснование (в том числе расчетное) принятых технических и технико-экономических решений.
Расчет содержит расчеты параметров и величин (кинематические, прочностные и др.).
Пояснительная записка и расчет должны, как правило, выполняться на специальных форматках.
Термин «пояснительно-расчетная записка» исключается.
Состав пояснительной записки (ПЗ) в общем случае: введение, назначение и область применения изделия, техническая характеристика, описание конструкции, расчеты, определяющие или подтверждающие работоспособность изделия, описание работ с применением проектируемого изделия, ожидаемые технико-экономические показатели.
Расчеты (РР), не вошедшие в ПЗ, составляют документ, содержащий: состав задачи расчета, исходные данные, эскиз или расчетную схему, условия расчета, расчет, заключение.
Во введении ПЗ дипломного проекта даются технико-экономические и научные обоснования к проектированию, краткое обзорное исследование вопроса, отбор типа; в конце ПЗ рассматриваются особенности эксплуатации
машины, вопросы охраны труда и техники безопасности.
В кинематических схемах, выполненных на отдельных чертежах, нужно проставлять на полках линий-выносок порядковые номера элементов схемы, на поле чертежа давать таблицу с указанием справочных и расчетных данных: предельных чисел оборотов, передаваемых моментов, передаточных отношений и т. п.; числа зубьев и модули шестерен, шаг звездочек рекомендуется указывать лишь в случаях определения этих величин в расчетах проектанта. В схемах, помещенных на чертежах общих видов, можно, не составляя таблиц, давать под полкой линии-выноски кратко основные характеристики и параметры кинематических элементов.
Гидравлические схемы (ГОСТ 2.704—68; 2.780-е 782—68). Над основной надписью отдельных чертежей гидравлических схем помещается перечень элементов схемы по форме ГОСТ 2.704—68 (табл. 1); заполнение — сверху вниз.
Таблица 1
Форма перечня элементов гидравлической схемы на чертеже
Порядковый номер (обозначение позиции)
Обозначение
Наименование
Количество
Примеча
ния
20 мм
50 мм
70 мм
10 мм
35 мм
В схемах, помещенных на чертежах общих видов, можно не нумеровать элементы, а в отдельных случаях давать на полках линий-выносок кратко основные характеристики и параметры элементов, требующих пояснений их изображений.
На рабочем чертеже детали все размеры ставятся с допусками. Размеры посадочных мест и иные необходимые даются с обозначением допусков, как правило, условными обозначениями по ГОСТу; допуски на остальные размеры оговариваются на чертеже в технических требованиях.
Особенности формы и состава изображений и надписей на чертежах (по ГОСТ 2.305—68 и ГОСТ 2.316—68), несколько отличающиеся от правил прежних ГОСТов.
На чертеже сборочном или общего вида данного изделия изображают, при необходимости, соседние изделия («обстановку») тонкими сплошными линиями упрощенно.
Для обозначения на чертежах видов, разрезов, сечений, поверхностей изделия нужно применять прописные буквы русского алфавита в алфавитном порядке без про-
пусков и повторений (за исключением й, о, х, ъ, ь, ы); обозначения — подчеркивать. Название вида надписывается (напр. Вид А), только если он смещен относительно главного изображения; разрез отмечается надписью двумя буквами через тире (напр. Б—Б).
Дополнительные виды на плоскостях, не параллельных основным, а также разрезы плоскостью, непараллельной фронтальной или профильной плоскостям проекций, допускается изображать в любом месте чертежа и с поворотом до положения, как правило, соответствующего принятому на главном изображении.
Положение секущей плоскости нужно изображать разомкнутой линией сечения — начальным и конечным штрихами, не пересекающими контур изображения; на сплошных разрезах (при нескольких секущих плоскостях) плоскости изображаются дополнительными короткими ломаными линиями в углах излома секущих плоскостей. Направление взгляда указывается стрелками, направленными одна к начальному, другая к конечному штриху, примерно к их середине; обозначение стрелок одной и той же прописной буквой.
Резьба (ГОСТ 2.311—68) изображается на стержне сплошными основными линиями по наружному диаметру и сплошными тонкими линиями — по внутреннему; на проекциях, перпендикулярных к оси стержня (окружность), — по внутреннему диаметру тонкой линией проводят дугу примерно 3/4 окружности, разомкнутую в любом месте. В отверстии резьба изображается сплошными основными линиями по внутреннему диаметру и тонкими — по наружному, в остальном так же, как на стержне.
Сварные швы (ГОСТ 2.312—68) указываются только условными обозначениями без вычерчивания или условного изображения по фронту и в разрезах. Сварные, паяные и т. п. изделия из однородного материала в разрезе на чертежах, по которым они изготовляются, заштриховываются, как обычно; на чертежах сборочных и общих видов (ГОСТ 2.109—68), где они изображены в сборе с другими изделиями, — заштриховываются в одну сторону, как одно целое; границы между их деталями изображаются обычно, т. е. сплошными основными линиями.
Материал деталей указывается в основной надписи чертежа детали. Материал указывается в спецификации, если детали намечаются к изготовлению без специальных детальных чертежей (см. ГОСТ 2.109—68). Это может быть в случае их простых геометрических форм (например, листовая деталь прямоугольной формы без каких-либо отверстий или дополнительной обработки), или если конфигурация детали
ясна из соответствующих изображений ее в сборочном чертеже. При этом сортамент и материал детали указываются полностью по ГОСТу в. графе «Наименование» спецификации. Если чертеж детали требуется, но в учебном проекте не выполняется, то допускается указывать материал в спецификации или перечне составных частей в графе «Примечания»; это целесообразно, если материал назначен в соответствии с расчетом и превосходит по прочности, износостойкости и т. п. сталь обычного качества, например типа Ст. 3.
Масса изделия подсчитывается при необходимости4'. Массы изделий определяются различно в зависимости от стадии и вида разрабатываемой конструкторской документации.
В чертежах общих видов эскизного проекта массы подсчитываются по данным каталогов, справочников; возможно определение массы по аналогии с существующими изделиями. Масса, как правило, указывается в соответствующей графе основной надписи без наименования кг; можно приводить величины масс в технической характеристике на чертеже ВО.
В техническом проекте массы подсчитываются так же, и, при необходимости, по отдельным определяющим деталям; результат указывается в основной надписи чертежа ВО.
В рабочей документации массы изделий определяются по данным нормалей, ГОСТов и по приближенному вычислению объема детали. Величина массы записывается в основной надписи чертежа СБ, детали и в отдельных случаях в спецификации.
ОФОРМЛЕНИЕ ДОКУМЕНТОВ
Допустимые отклонения от текста указаний ГОСТа в требованиях к выполнению учебных проектов следующие:
В табл. 3 ГОСТ 2.102—68 не предусматривается спецификация эскизного и технического проектирования. Чертеж общего вида для указания данных о составе изделия может иметь номера позиций составных частей, перечень которых выполняется по форме спецификации.
В ГОСТ 2.104-—68 указывается, что в графе 2 (см. рис. 2) основной надписи следует указывать обозначение документа по ГОСТ 2.201—68; последний еще не опубликован, нет еще и утвержденного классификатора МСД и КМ СССР. Обозначение документа временно можно выполнять по ГОСТ 5294—60, как для комплексных изделий с некомплексными группами.
* Число (цифра), показывающее величину массы, равно числу, определяющему вес в кгс.
Из дополнительных граф надписей, предусмотренных ГОСТ 2.104—68, следует вычерчивать и заполнять только графу 26.
В спецификации и в перечне составных частей в графе «Обозначение» можно не писать индексов проекта и изделия (машины) для сборочных единиц и деталей, разработанных в проекте, т. е. не повторять многократно первых двух индексов обозначения чертежей сборочного или общего вида специфицированного изделия.
Форматы основные (ГОСТ 2.301—68)
Формат
11
12
22
24
44
Размер листа, мм
297x210
297х420
594х420
594x841
1189x841
Чертежи проекта выполняются на листах формата 24, текстовые документы — на листах формата 11.
Масштабы (ГОСТ 2.302—68)
Уменьшения
1:2
1:2,5
1:4
1:5
1:10
1:15
1:20
1:25
1:50
1:75
Увеличения
2:1
2,5:1
-—-
5:1
10:1
--
—
——
—
■■ ■
Обозначения. До разработки и внедрения в промышленность дорожно-строительного и коммунального машиностроения классификатора изделий в соответствии с ГОСТ 5294—60 предлагается схема индексации машины (установки) в учебном проекте дорожно-строительной и подъемно-транспортной машины. Обозначение чертежа (машины, узла, детали) составляется по следующей схеме:
Индекс проекта. Индекс изделия (машины). Номер совокупности сборочных единиц (группы). Номер сборочной единицы (узла) или детали, шифр документа.
В данном случае индекс проекта может быть: ПТМ (подъемно-транспортные машины), ДМ (дор ожно-строительные и коммунальные машины), СМ (строительные машины), ДИП (дипломный проект).
Шифр документов (по ГОСТ 2.102—68 и
2.701—68):
Чертеж общего видаВО
Сборочный чертежСБ
Пояснительная запискаПЗ
РасчетыРР
Схемы:кинематическая К
гидравлическая ..... Г
электрическая Э
комбинированнаяС
Йосле буквы цифра пишется для схем:
структурной 1
функциональной 2
принципиальной 3
Не имеют шифра обозначения спецификаций, чертежей деталей.
Индекс машины назначается произвольно; например, для самоходного скрепера с ковшом емкостью 15 № — «С15».
Обозначение чертежей курсового проекта, скрепера:
Общий вид машины — ДМ.С15. 00.000 ВО.
Схема принципиальная кинематическая — ДМ.С15.00.000КЗ, гидравлическая — ДМ.С15.00.000ГЗ и т. п.; если схема относится к конкретной группе (например к 5), то ДМ.С15.05.000КЗ или ГЗ.
Совокупность сборочных единиц (группа узлов):
первая (например, передний мост) — ДМ.С15.01.000 ВО;
вторая (например, ковш) — ДМ.С15.02.000 ВО и т. д,
Сборочные единицы (узлы), входящие в группу 01 (например, ступица, шина в сборе): ДМ.С15.01.010 СБ, ДМ. CI5.01.020 СБ и т. д. в порядке номеров десятков.
Узел, входящий непосредственно в изделие (в нулевую группу): ДМ.С15.00.010 СБ, ДМ.С15.00.020 СБ и т. д. в порядке номеров десятков.
Нумерация деталей ведется для каждой группы, а не для отдельных узлов, входящих в группу, в порядке номеров, исключая все числа целых десятков, например:
ДМ.С15.01.001
ДМ.С15.01.009
ДМ.С15.01.011 и т. д.
ДМ.С15.02.001
ДМ.С15.02.039 ДМ.С15.02.041 и т. д.
Детали, входящие и собираемые в маршну непосредственно по чертежу общего вида машины, а не по чертежу группы или узла: ДМ.С15.00.001, ДМ.С15.00.002 и т. д. (без номеров десятков).
Основные надписи (штампы) в чертежах выполняются по форме 1, ГОСТ 2.104—68 (рис 2).
В графе 1 пишут:
на чертежах общего вида изделия (машины, группы узлов) — наименование изделия (машины, группы) и под ним — «Чертеж общего вида»;
на сборочных чертежах (рабочих документах) изделий (сборочных единиц) — наименование изделия и под ним — «Сборочный чертеж»;
2Ь
Дит
Масса
Мсстт
«М
Диет
№докум
ПоОп
Дато
ц
5
6
Разраб
Проб
/ контр
Диет 7 | Диетой 8
10
П
/2
9
Н контр
Утб
Рис. 2, Оформление основной надписи чертежа формата 11
2 Заказ № 77
17
1
Обозначение
Наименование
Приме - чинив
I
/7
№
9
у
V!
та
2
Изм /
'ост
нвокум
ПООп
Дата
Разра
5.
Лит |/7й/с/т7
\Дистоб
Проб
я 1 1
1
1 3
Рук 10
И
12
1
9
И контр
Утб.
Г
4
д
Обозначение
Наименование
5
Приме - чание
—-
—
111
7
Й
IV
у
.-г—
2Лисп
Изму
HdOR-QM
Побп
Рис. 3. Оформление спецификации:
а— первый лист; б — последующие листы
на чертежах деталей — наименование деталей без дополнительных надписей;
на чертежах схем — название сборочной единицы (например, машины), для которой разработана схема, и наименование схемы, например «Схема принципиальная кинематическая».
В графе 2 пишут обозначение чертежа (см. стр. 16).
В графе 3 — обозначение материала детали (только на чертежах деталей).
В пустой строчке графы 10 пишется «Рук.» и далее в графах 11 и 12 пишется фамилия руководителя проектирования и ставится его подпись.
В графах 10, 11, 12 используются только строки:
«Разраб.» — предоставляется студенту.
«Рук.» — для руководителя проектирования.
Предполагается, что проверка чертежа, проведение технологического и нормативного контроля в курсовом проектировании осуществляется руководителем.
«Утв.» — при необходимости — предоставляется для заведующего кафедрой.
Если на кафедре организован специальный нормоконтроль, то используется соответственно строка «Н.Контр.»*.
В графе 9 пишутся краткие наименования института, кафедры и шифр студенческой учебной группы.
Графа 4 заполняется для чертежей эскизного и технического проектов соответственно — «Э» или «Т», для рабочей документации — «И» (изделие индивидуального производства).
В графе 7 пишут порядковый номер луста; если чертеж на одном листе, графу не заполняют. В графе 8 указывают общее количество листов документа данного наименования и обозначения — только на первом листе.
В дополнительной графе 26 пишется обозначение чертежа, повернутое на 180°.
Спецификации пишутся на специальных бланках (рис. 3, а,б; ГОСТ 2.108—68)**, При составлении перечней составных частей, входящих в изделие, изображенное на чертежах общих видов эскизного и технического проектов, используются бланки спецификаций. Перечни составных частей имеют наименование, обозначение и нумерацию, как листы соответствующего чертежа ВО. Спецификации имеют свою нумерацию листов; в основной надписи спецификации — наименование специфициро-
Цель нормативного контроля — проверка соблюдения стандартов, нормалей, правил выполнения и оформления учебной конструкторской документации. В курсовом проектировании контролер является лишь консультантом; в дипломном проектировании, кроме того, он подписывает после руководителя чертежи и текстовые документы.
* Отпечатанные бланки студент должен получить на кафедре.
ванной единицы и обозначение ее без шифра в конце.
Как правило, в спецификации и в перечни составных частей записываются в порядке очередности: «Комплексы», «Сборочные единицы», «Детали», «Стандартные изделия», «Прочие изделия», «Материалы». Названия всех этих разделов пишутся в графе «Наименование» (V) и подчеркиваются одной линией. При составлении рабочей документации в спецификации пишется в начале и подчеркивается наименование «Документация», в этом разделе записывается сборочный чертеж специфицируемой единицы, номер позиции не присваивается, графа «Количество» не заполняется.
Внутри разделов «Стандартные» и «Прочие изделия» следует записывать наименование по однородным группам изделий в алфавитном порядке и по возрастанию значений основных параметров (к «прочим» относят изделия, применяемые по каталогам, прейскурантам и т. п.).
Заполнение граф. Графы основной надписи 4-я и с 7 по 12 заполняются, как указано для чертежей .
Графа I —только для деталей, намечаемых к изготовлению по чертежу специфицированной единицы (т. е. по чертежу ОВ или СБ) без детального чертежа — «БЧ».
— не заполняется.
— порядковые номера составных частей, непосредственно входящих в специфицированное изделие и имеющих соответственные номера позиций на чертеже общего вида или сборочном.
IV—обозначения записываемых документов (для «Стандартных», «Прочих изделий» и «Материалов» графу не заполняют).
V — наименование изделий (наименование «Стандартных» изделий, в том числе крепежных — полностью с соответствующими обозначениями по ГОСТу и нормалям; материал болтов, гаек и т. п. включается шифром в обозначение изделия по ГОСТ 1759—62). В разделе «Документация» пишется — «Сборочный чертеж». Наименование каждой позиции может быть написано на двух и более строчках, как и содержание графы «Примечание».
VI — количество записываемых составных частей (с данным номером позиции) на одно специфицированное изделие; в разделе «Материалы» — количество материала, с указанием единицы измерения в графе «Примечание».
VII —дополнительные сведения; для перечней составных частей допускается материал детали по ГОСТу.
На рис. 4 дан чертеж общего вида мостового крана, ■ ниже приведен перечень его составных частей, выполненный по форме спецификации
шшшыйЯ
А-А
\
15000
to
*90
Схемы принципиальные кинематические
2550
2500
Механизм^пеоеддижения моста Мт - 5 кгс-м
Механизм передбижения тележки Механизм подъема Тормоз TKf- 200 МТ-22-6
Мг =№кгс м
Д. СП
рм,5к8т, п-950 об/мин, М = 7,5лл; ^
Тормоз
1мМ1-Ь
Н=3,5к8тп - 995 об/мин, М-ТПктм
/МТ-Ц-б f
N- 22кОт,п=885об/мин ].
М = 2кгс м
РМ=250
IWOO
0-200
/ Редуктор
ВК-350-Ш
1-15
РМ-350-И I =9001
\ барабан грузобой=
Л
МТ - №кгс м '\ Редуктор
Техническая характеристика
I Грузоподъемность, тс 5
2.0корость подъема груза, гм/мин 74
5 Скорость переддижения тележки, мТмин 35
У.Скорость передвижения моста, м/мин 90
"Н ПТМ. КМ. 00. 000. во
Рис. 4. Общий вид мостового крана
St Xjrj
Монпщ
/^л ^лрьтр.
?П^П itiflHCf. #jgty
Крон мостиВай
Ч-атек вЬцегя Мо
Зит ytecaVkyjii
3
1'20 }КмГ?2
Нмстп, Кв$ Cm^d группа
Перечень составных частей
7^
О
С
3 5
О У
Наименование
1
01.000
Сборочные единицы
Кабина
1
2
02.000
Механизм передвижения
1
3
03.000
крана правый Мост
1
4
04.000
Тележка
I
5
05.000
Механизм передвижения
1
6
06.000
крана левый
Эле ктрооборудован не
1
7
07.000
Механизм подъема
1
8
00.010
Канат в сборе
1
9
00.020
Подвеска крюковая
1
10
00.030
Настил
1
В дальнейшем основные надписи чертежей не помещаются на рисунках, а в тексте приводится заполнение граф 1, 2, 4, 7 и 8-й, указанных на стр. 16, 19 и в рис. 2. Технические характеристики, которые пишут на чертежах общих видов машин, даются в тексте после соответствующих рисунков.
Для пояснительных записок и расчетов желательно использовать бланки с такими же рамками и основными надписями, как для спецификаций, но без разделения страницы на графы. Заполнение граф основной надписи — такое же, как в спецификациях; в графе 1 пишут наименование описываемого или рассчитываемого изделия и под ним «Пояснительная записка» или «Расчеты»; в графе 2 — обозначение изделия (машины, группы, узла) и в конце шифр ПЗ или РР. В остальном следует придерживаться указаний ГОСТ 2.105 и 2.106—68.
Ориентировочный образец формызадания, выдаваемого студенту
Задание
на выполнение курсового проекта по.
Студенту группытов
Выдано Срок выполнения 19 г.
Тема
(название машины)
Технические данные
(Здесь могут быть указаны производительность, емкость, грузоподъемность; тип базовой машины; мощность двигателя; система управления; рабочие скорости; вид рабочего оборудования; узкое назначение машины; литературный источник; прототип машины; задание на самостоятельную разработку узла, детали или схемы и т. д.).
Состав проекта
— Чертеж эскизного проекта: общий вид машины, техническая характеристика, схемы
В конце обозначения документа — ВО, литера — Э.
— Чертеж технического проекта: общий вид совокупности сборочных единиц (группы узлов)
В конце обозначения — ВО, литера — Т.
3 — Сборочный (рабочий) чертеж узла разрабатываемой группы.
4—То же, или сварочный чертеж металлоконструкции
1/2 листа — сборочный чертеж узла (возможно
продолжение чертежа 3 или 4)
— /
1/2 листа —чертежи детален разрабатываемого
узла
В конце обозначений чертежей: сборочных — СБ, деталей — буквенного шифра нет, литера — И.
— Спецификации и перечни составных частей сборочных единиц.
7 — Пояснительная записка на 30 — 35 стр. и схемы
графических расчетов
Таблица 2 Календарный план
Наименование работы
Ориентировочный срок выполнения, в неделях
Объем работы, %
Составление предварительных подсчетов и эскизов . .
2
10
Выполнение в тонких линиях чертежа № 1 и основных расчетов
3
20
Выполнение чертежей № 2, 3, 4, 5 и полного расчета . .
5
50
Составление расчетов и пояснительной записки. Оформление проекта
3
20
Указания по выполнению задания
Необходимо предварительно проработать литературу по теме, дополнительно прочитать соответствующие заданным чертежам указания ГОСТов «Единая система конструкторской документации» и при выполнении работы выполнять указания ГОСТов. Формат чертежа, как правило, — 24 по ГОСТ 2.301 —68. Основные надписи на чертежах выполнять по форме № 1 ГОСТ 2.104— 68; дополнительных граф не делать. Спецификации сборочных единиц, изображенных на чертежах 3, 4, 5, — по ГОСТ 2.108—68 — на отдельных листах (форматках); обозначение такое, как специфицированного изделия, но без шифра в конце; литера ■— И; нумерация листов — самостоятельная. К каждому чертежу 1, 2 составлять перечень всех составных частей, входящих в изделие, изображенное на чертеже, — но форме спецификации; обозначение и литера такие же, как в чертеже общего вида; № листов — по порядку, считая первым листом чертеж данного общего вида.
Пояснительная записка должна быть аккуратно оформлена и сшита. В качестве обложки выполняется титульный лист с названием темы проекта, дисциплины, фамилий проектанта и руководителя; на первой странице должно быть вклеено данное задание на проект. Записка должна содержать: данные о назначении машины; описание предлагаемых проектных решений; основные технико-эксплуатационные показатели машины; кинематический расчет, включающий выбор кинематической схемы с определением передаточных чисел, скоростей, чисел оборотов, потребляемых мощностей отдельных механизмов; а также установочной мощности двигателя; расчет на прочность основных узлов машины и отдельных деталей (по указанию руководителя); основные соображения по технике безопасности; необходимые дополнительные материалы.
В расчетах должны быть приведены исходные данные и расчетные формулы со ссылкой на источники, с обозначением всех величин и коэффициентов и с обоснованием выбора последних; все необходимые схемы, рисунки, поясняющие текст; в конце пояснительной записки должен быть помещен список литературы с указанием автора и полного названия книги; ссылки в тексте на литературный источник даются по примеру: )2;, где цифра указывает источник, помещенный в списке использованной литературы под порядковым номером 2.
Дополнительные указания
Перечень литературы может быть отпечатан на бланке задания и при необходимости дополнен руководителем.
Заведующий кафедрой
(подпись)
Руководитель проекта
(фамилия, и. o,f подпись)
Г Л А В A II
НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН (ПТМ)*
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Проект выполняется целиком по учебному заданию.
Примерные данные по заданию содержат: тип машины, грузоподъемность, рабочие скорости, высоту подъема груза, систему управления, элемент задания для самостоятельной разработки и дополнительные указания.
В задании даются небольшие элементы проектирования или конструирования для самостоятельной разработки студентом. Такими элементами могут быть:
изменения прототипа (по атласу или иному источнику) в кинематической схеме, в схеме управления; в величинах мощности, рабочих скоростей и т. п.; в компоновке агрегатов, групп узлов на машине;
новые схемы или конструкции отдельных узлов, например, заимствованные из других машин иных типоразмеров, из специальной литературы и др.;
для самоходной ПТМ — перебазирование рабочего оборудования машины-прототипа на новый тягач, трактор, автомашину;
целесообразно для каждой проектируемой ПТМ вновь обосновать, выбрать (под руководством консультанта) схему несущей металлоконструкции или ее части.
Проект является завершающим этапом в изучении основных общетеоретических курсов вуза и курса ПТМ и по существу — первым проектом машины в вузе.
Задача курсового проекта ПТМ: закрепление студентами материала теоретических курсов и систематизация полученных знаний, умение применять их в практической работе по проектированию и конструированию; овладение методами самостоятельного творческого анализа научно-технической литературы по ПТМ.
Желательно, чтобы номенклатура тем проекта отражала специфику строительного и дорожного машиностроения.
* Рекомендации данной главы могут использоваться и в учебных проектах дорожи о-строительных машин.
Примерная тематика: краны стреловые передвижные, строительные; краны промышленные (мостовые и т. п.); транспортирующие машины (погрузочно-разгрузочные); погрузчики.
Выполнение курсового проекта ПТМ заключается в эскизном решении машины и в разработке конструкции или модернизации одного- двух узлов заданной машины: грузозахватного органа; механизмов подъема, передвижения, вращения, изменения вылета; тормоза и т. и.
В проекте должны найти отражение автоматизация управления, контроль производительности, предохранительные устройства (перегрузка, захваты).
Желательно, чтобы студент в эскизном решении составил несколько вариантов конструктивных решений узла (группы узлов) и обосновал выбор принятого к техническому и рабочему проектированию варианта.
Расчетная часть проекта должна обязательно включать (помимо расчета разрабатываемого узла): расчет устойчивости машины с учетом действия динамических нагрузок в период неустановившегося движения; расчет металлоконструкции; динамический расчет разрабатываемого узла; усталостный расчет соединения, детали.
Состав и объем проекта. Пояснительная записка (30—35 стр.), содержащая вопросы и разделы, указанные в бланке задания (см. стр. 22), схемы графических расчетов.
4—5 листов чертежей формата 24 (841 x594) по ГОСТ 2.301—68: чертеж № 1 — общий вид машины и кинематические или иные схемы; чертеж №2 — группа узлов с поузловой спецификацией; чертеж № 3 — узел из разрабатываемой группы с подетальной спецификацией; чертеж №4 —■ узловой (сварочный) чертеж металлической конструкции (главная ферма, концевая балка мостового крана, стрела автомобильного крана, концевая часть башни башенного крана и т. п.); чертеж № 5 — продолжение разработки узла и рабочие чертежи деталей.
Расчет машины, ее отдельных узлов и деталей проводится, как правило, в соответствии с ука-
заниями, данными ниже. Расчет металлоконструкции выполняется по указаниям стр. 25.
Последовательность составления расчетнопояснительной записки примерно соответст- _вует, рапсе приведенному типовому содержанию: назначение и область применения машины; краткое описание конструктивной схемы всей машины; состав проекта, описание проектируемых конструкций, подробная техническая характеристика; кинематический расчет; расчеты основных технико-экономических показателей; расчет на устойчивость, на прочность проектируемого узла и отдельных деталей, входящих в другие узлы и влияющих на определение основных размеров изделия; расчет металлоконструкции; вопросы эксплуатации, техники безопасности, выводы.
УКАЗАНИЕ ПО ВЫПОЛНЕНИЮРАСЧЕТОВ И ЧЕРТЕЖЕЙ
Примерный состав и последовательность расчетов.
Определить основные размеры крана (см. при- лож. 5); установить цикличность работы.
Расчет механизма подъема груза. Выбрать систему подвески груза, рассчитать гибкий орган. Выбрать тип барабана и определить его основные размеры.
Определить мощность двигателя при установившемся движении механизма (с учетом нагрузочного графика) и выбрать двигатель.
Выбрать редуктор и определить его передаточное число. Определить сопротивления, возникающие в механизме подъема груза при ие- установившемся движении. Проверить нагрузку двигателя в период неустановившегося режима работы.
Расчет механизма вылета стрелы. Выбрать схемы механизма изменения вылета стрелы и определить сопротивления, возникающие в нем. Определить действующие нагрузки и составить расчетную схему. Определить мощность двигателя по данной нагрузочной диаграмме и выбрать его.
Расчет механизма вращения. Выбрать схемы механизма вращения. Определить: действующие нагрузки и давления на опорно-поворотное устройство; сопротивления, возникающие в механизме вращения; мощность двигателя по заданной нагрузочной диаграмме и выбрать его; передаточное отношение редуктора и выбрать его.
Расчет механизма передвижения. Выбрать тип ходового оборудования. Определить: давления на опоры; сопротивления, возникающие в механизме передвижения; мощность двигателя по заданной нагрузочной диаграмме и выбрать его; передаточное отношение редуктора и выбрать его. Проверить: работу двигателя в период не
установившегося режима; тяговое усилие по сцеплению.
Расчет барабана. Выбрать систему крепления гибкого органа к барабану, рассчитать ее. Выбрать тип блоков, определить основные размеры.
Расчет крюковой подвески. Выбрать крюк, произвести проверочный расчет с учетом его кривизны; рассчитать поперечную траверсу, серьгу, ось блока; выбрать тип подшипников блока крюковой обоймы и определить размеры.
Расчет тормозов. Выбрать место установки тормоза и его схему, определить тормозной момент с учетом принятого пути торможения; проверить тормоз на нагрев; определить коэффициент запаса тормозного момента; выполнить проверочный расчет деталей тормоза.
Расчет элементов крана на прочность и усталость. При определении максимальных нагрузок следует учитывать упругость звеньев и колебательный процесс нагружения механизмов при ^установившемся движении.
Как правило, на прочность и усталость рассчитываются металлоконструкция, элементы передач и соединений.
При расчетах по методу допускаемых напряжений к пределу текучести стали (стт) целесообразно применять такие коэффициенты запаса ^Кау. на выносливость и на прочность от воздействия основных нагрузок — 1,5; при учете действия основных и случайных нагрузок — 1,4; для аварийных нагрузок —1,3 [3].
Для подсчета технико-экономических показателей крана нужно определить производительность, удельную мощность, стоимость крана и металлоемкость (ориентировочно).
Можно рекомендовать такую последовательность курсового проектирования ПТМ. После выполнения основных расчетов выбирают прототип машины по атласу или иному литературному источнику. Выполняют в тонких линиях чертеж общего вида, предварительно намечая тип и конфигурацию основной несущей металлоконструкции, основных схем агрегатов и групп узлов.
Затем производят комплектацию и индексацию машины (стр. 16) для составления спецификации. Это делают с обязательным учетом предполагаемой технологии сборки (например, металлоконструкцию записывают целиком, без разбивки на сварочные узлы; в отдельные позиции выделяют узлы, монтируемые на машине при ее окончательной сборке, такие, как пастил, перила, крюковую обойму, канат в сборе с узлами крепления и т. п. Целесообразно указывать позицию всей группы, например «Лебедка», а не «Установка барабана лебедки», «Механизм подъема груза», а не «Тормоз» и т. д.).
Далее выполняют в тонких линиях чертеж заданной группы (механизм подъема, передви-
жения, поворота и т. п.) и составляют поуз- ловую спецификацию группы; приступают к расчетам для определения конструктивных размеров узлов и определяющих деталей группы.
После этого разрабатывают рабочий чертеж выбранного специфического узла, доведя его до полной готовности, с параллельным проведением всех кинематических и прочностных расчетов.
Затем разрабатывают проект металлоконструкции (см. далее рис. 5 и 6) и оформляют чертежи группы и общего вида. Заканчивают расчетно-пояснительную записку. Выполняют рабочий чертеж детали (изделие индивидуального производства). Все размеры проставляют с допусками. Допуски на размеры посадочных мест и др. дают с обозначением символами по ГОСТу; допуски на остальные размеры выносят на чертеже в технические требования. Допуски на шлицы, шпоночные пазы, посадочные места для шарикоподшипников, на резьбы, зубья шестерен и т. п. ставят на изображении детали или помещают в таблице, соблюдая указания соответствующих ГОСТов. Для резьбы крепежной обыкновенной рядом с размером указывают, например кл. 2 и т. д., кл. 3 — не указывают. На обрабатываемых поверхностях ставят знаки чистоты обработки. Если вся деталь обрабатывается с одной и той же чистотой, то его указывают в правом верхнем углу чертежа. Если же с различной чистотой, то знаки обработки ставят на всем чертеже, но знак преобладающей чистоты записывают в правом верхнем углу. В прилож. 2 дана таблица рекомендуемых минимальных значений чистоты обработки.
В чертеже детали записывают технические требования конструктора, характерные для технологии ее изготовления.
Например, отливка чугунная (стальная): допуски на размеры отливки по HI (или более высокому) классу ГОСТ 1855—55 (ГОСТ 2009—55 для стальной); неуказанные литейные улоны по ГОСТ 3212—57; неуказанные литейные радиусы 3-е5 (для стальной 5 и более); после механической обработки на поверхности (указать какой) сыпь и раковины не допускаются (или указать допустимые пределы); термообработка (при необходимости) с указанием характера ее и твердости обработанной поверхности; требования к механической обработке; необходимые специальные требования.
Поковка стальная: поковка КП 32 Б ГОСТ 8479—57 гр. П, где КП — категория прочности, зависящая от предела текучести стали данной марки, Б —требования к пластичности (Б — нормальные, А — повышенные).
П — требования к испытаниям детали (ГОСТ 8479—57); термообработка; допуски на размеры поковки; неуказанные радиусы закруглений (по требованиям к конструкции); требования к механической обработке; необходимые специальные требования.
Требования к ме х а нич е с к ой обработке: размеры без допусков в зависимости от необходимого класса точности; неуказанные радиусы Р, например, 0,25; 0,5 льи и т. д. (в зависимости от конструктивных, прочностных особенностей детали и посадочных мест); далее указывается необходимая термообработка всей детали или отдельных мест.
Технические требования и надписи в чертежах таких деталей, как шестерни, шлицевые валы и др. указаны в ГОСТ 2.401—418—68.
Разработка металлоконструкций
Проектирование металлической конструкции (МК) является частью курсового проекта.
В процессе проектирования студент должен получить точное пространственное представление о металлической конструкции машины (узла).
В состав этой части проекта входит расчет и конструирование сварного узла (группы) металлической конструкции — рамы, фермы, стрелы. Объем — не менее 1 листа чертежа и соответствующий раздел расчетно- пояснительной записки с необходимыми расчетными и графическими схемами, а также может входить спецификация материалов всей металлоконструкции машины (узла).
Приступая к проектированию, следует выбрать схему МК, пространственно представить ее; затем составить расчетную схему; определить основные размеры; вычертить конструкцию узла, определить действующие усилия в элементах МК, рассчитать па прочность, жесткость, усталость; подобрать сечения, в записке обосновать выбор схемы металлоконструкции, ее назначение. Определить весовые показатели, усилия от статических и динамических нагрузок, сечения элементов конструкции; произвести расчет разъемных и неразъемных соединений. Сделать выводы.
Примерный ход расчетов. Составить схемы действующих нагрузок (нормальных, случайных, аварийных). Определить опорные реакции. Составить полную расчетную схему. Выбрать неблагоприятное расчетное положение нагрузки или конструкции. Определить усилия в стержнях и частях металлоконструкции.
Расчет конструкции на прочность. Подобрать сечения по нормальным (номинальным) нагрузкам. Назначить материал. Принять гибкость стержней (X). Определить коэффициент уменьшения
N^.N *N^.N *Рис. 5. Построение узла решетчатой металлоконструкцииРис. 5. Построение узла решетчатой металлоконструкции
N^.
N *
N^.
N *
Рис. 5. Построение узла решетчатой металлоконструкции
Рис. 5. Построение узла решетчатой металлоконструкции
напряжений (ср) по принятой гибкости. Определить сечения по допускаемым напряжениям или по расчетным сопротивлениям. Найти основные параметры сечений: площадь Л, момент инерции /, радиус инерции I. Проверить сечения по случайным и аварийным нагрузкам. Составить сводную таблицу результатов расчетов. Рассчитать конструкцию на деформацию.
Расчет отдельных узлов. Составить эскиз и расчетную схему узла. Определить усилия в деталях и соединениях. Определить прочностные размеры соединений, необходимых для восприятия нормальных нагрузок. Рассчитать
соединения на усталостную прочность: составить
нагрузочную диаграмму — найти напряжения омакс
и амин по нагрузочной диаграмме; определить коэффициент асимметрии цикла (г=омин :стмакс);
определить эффективный коэффициент концентрации напряжений (р) по таблицам [3] и [42]
в зависимости от конструкции сварного соединения; определить коэффициент режима работы (а) по таблице прилож. 3 с учетом цикличности нагружения и расчетного срока службы машины (металлоконструкции); определить приведенный коэффициент концентрации р' = £:а, определить коэффициент снижения допускаемого напряжения у в зависимости от г и р' (прилож. 3). Проверить элементы соединения на усталостную прочность (омакс:у<[а]).
В курсовом проектировании металлоконструкции дорожных машин с достаточным приближением можно предполагать, что под нагрузкой в конструкциях возникают наибольшие и наименьшие напряжения одного знака и что, следовательно, отношение величины любого возникаю
щего напряжения о; к аМакС положительно.
Тогда коэффициент режима работы а будет
равен:
для стационарного режима а = для нестационарного режима
где т— в среднем можно принимать = 11,2/0; N, — число циклов нагружения при напряжении о;;
No — базовое число циклов нагружения, принимаемое равным 2-106;
N — действительное число циклов нагружения конструкции за расчетный срок службы. Оно или определяется по нагрузочным диаграммам (осциллограммам) [42] — в этом случае расчетный срок службы берется из прилож. 6,
или принимается равным ЛГ0 —тогда расчетная прочность элемента по сравнению с минимально необходимой устанавливается часто с большим запасом.
Выполнение чертежейрешетчатых металлоконструкций
Рекомендуемый ниже процесс работы — это один из возможных процессов, связанных и с технологией изготовления конструкции, и с техникой выполнения технической документации.
Предварительно эскизно разрабатывается геометрическая схема проектируемой металлоконструкции, на чертеже эта схема выполняется при окончательном оформлении. Затем определяют (с точностью до 0,5 мм) расчетные длины (£р) всех основных элементов (стержней) металлоконструкции. Далее следует выбрать масштаб чертежа и распределить места основных проекций на листе. При проектировании решетчатой металлоконструкции необходимо каждую проекцию вычерчивать по нормали к плоскости решетки, чтобы разрабатываемый элемент был изображен без искажения. В ре-
шетчатых конструкциях вычерчивают, таким образом, не просто проекции, а вид на грань (стенку), где изображают только решетку соответствующей грани пространственной кон-
оsc о СПо СОбозначениеНаименованиеОс; ооsc о СПо СОбозначениеНаименованиеОс; оЗаполнение граф основной надписи чертежа на рис. 6*1 — Главная ферма моста. Сборочный чертеж;2 —ПТМ.КМ,01. ОЗОСБ; 4 — И; 8—1Заполнение граф основной надписи чертежа на рис. 6*1 — Главная ферма моста. Сборочный чертеж;2 —ПТМ.КМ,01. ОЗОСБ; 4 — И; 8—1СпецификацияСпецификациячаннечаннеБЧ1ПТМ. КМ. 01 030,СБ01.011Документация:Сборочный чертежДетали:Стойка12201.012Угол, равнобок. 45x45x6Ст. Зсп.ГОСТ 8509—57ГОСТ 380—60Г=820 ПоясаУгол, равнобок, 63 х 63 х 6Ст. Зсп.ГОСТ 8509—57ГОСТ 380—60БЧБ=19004БЧ301.013£=99602БЧ45678901.01401.01501.016 01.01701.01801.019Б = 13820 Раскосы: L = 880г=И40 L=1140 Косынка КосынкаПланки Лист6 ГОСТ 5681—85. ГОСТ 500—58241212962- прав,2- лев.БЧ БЧ101101.02101.02250 v 3550x70КосынкиЛист6 ГОСТ 5681—58 ГОСТ 500—58 '187БЧ1201.023140x6452БЧ1301.024150x3005БЧ1401.025180x4302БЧ151601.02601.027180 х644Накладка22БЧ1ПТМ. КМ. 01 030,СБ01.011Документация:Сборочный чертежДетали:Стойка12201.012Угол, равнобок. 45x45x6Ст. Зсп.ГОСТ 8509—57ГОСТ 380—60Г=820 ПоясаУгол, равнобок, 63 х 63 х 6Ст. Зсп.ГОСТ 8509—57ГОСТ 380—60БЧБ=19004БЧ301.013£=99602БЧ45678901.01401.01501.016 01.01701.01801.019Б = 13820 Раскосы: L = 880г=И40 L=1140 Косынка КосынкаПланки Лист6 ГОСТ 5681—85. ГОСТ 500—58241212962- прав,2- лев.БЧ БЧ101101.02101.02250 v 3550x70КосынкиЛист6 ГОСТ 5681—58 ГОСТ 500—58 '187БЧ1201.023140x6452БЧ1301.024150x3005БЧ1401.025180x4302БЧ151601.02601.027180 х644Накладка2222птм.км.01.030птм.км.01.030i5 S6 -tit 5Разраб.Пров.Рук,Н. контр.Утв.i5 S6 -tit 5Разраб.Пров.Рук,Н. контр.Утв.Главная ферма мостаГлавная ферма мостаЛит.ЛистЛистовИ1Лит.ЛистЛистовИ1ИнетКафСтуд.группаИнетКафСтуд.группа
о
sc о СП
о С
Обозначение
Наименование
О
с; о
о
sc о СП
о С
Обозначение
Наименование
О
с; о
Заполнение граф основной надписи чертежа на рис. 6*
1 — Главная ферма моста. Сборочный чертеж;
2 —ПТМ.КМ,01. ОЗОСБ; 4 — И; 8—1
Заполнение граф основной надписи чертежа на рис. 6*
1 — Главная ферма моста. Сборочный чертеж;
2 —ПТМ.КМ,01. ОЗОСБ; 4 — И; 8—1
Спецификация
Спецификация
чанне
чанне
БЧ
1
ПТМ. КМ. 01 030,СБ
01.011
Документация:
Сборочный чертеж
Детали:
Стойка
12
2
01.012
Угол, равнобок. 45x45x6
Ст. Зсп.
ГОСТ 8509—57
ГОСТ 380—60
Г=820 Пояса
Угол, равнобок, 63 х 63 х 6
Ст. Зсп.
ГОСТ 8509—57
ГОСТ 380—60
БЧ
Б=1900
4
БЧ
3
01.013
£=9960
2
БЧ
4
5
6
7
8
9
01.014
01.015
01.016 01.017
01.018
01.019
Б = 13820 Раскосы: L = 880
г=И40 L=1140 Косынка Косынка
Планки Лист
6 ГОСТ 5681—85. ГОСТ 500—58
2
4
12
12
9
6
2- прав,
2- лев.
БЧ БЧ
10
11
01.021
01.022
50 v 35
50x70
Косынки
Лист
6 ГОСТ 5681—58 ГОСТ 500—58 '
18
7
БЧ
12
01.023
140x645
2
БЧ
13
01.024
150x300
5
БЧ
14
01.025
180x430
2
БЧ
15
16
01.026
01.027
180 х644
Накладка
2
2
БЧ
1
ПТМ. КМ. 01 030,СБ
01.011
Документация:
Сборочный чертеж
Детали:
Стойка
12
2
01.012
Угол, равнобок. 45x45x6
Ст. Зсп.
ГОСТ 8509—57
ГОСТ 380—60
Г=820 Пояса
Угол, равнобок, 63 х 63 х 6
Ст. Зсп.
ГОСТ 8509—57
ГОСТ 380—60
БЧ
Б=1900
4
БЧ
3
01.013
£=9960
2
БЧ
4
5
6
7
8
9
01.014
01.015
01.016 01.017
01.018
01.019
Б = 13820 Раскосы: L = 880
г=И40 L=1140 Косынка Косынка
Планки Лист
6 ГОСТ 5681—85. ГОСТ 500—58
2
4
12
12
9
6
2- прав,
2- лев.
БЧ БЧ
10
11
01.021
01.022
50 v 35
50x70
Косынки
Лист
6 ГОСТ 5681—58 ГОСТ 500—58 '
18
7
БЧ
12
01.023
140x645
2
БЧ
13
01.024
150x300
5
БЧ
14
01.025
180x430
2
БЧ
15
16
01.026
01.027
180 х644
Накладка
2
2
2
2
птм.км.01.030
птм.км.01.030
i
5 S
6 -
tit 5
Разраб.
Пров.
Рук,
Н. контр.
Утв.
i
5 S
6 -
tit 5
Разраб.
Пров.
Рук,
Н. контр.
Утв.
Главная ферма моста
Главная ферма моста
Лит.
Лист
Листов
И
1
Лит.
Лист
Листов
И
1
ИнетКаф
Студ.группа
ИнетКаф
Студ.группа
струкции, не затемняя этот вид проекциями элементов других граней (стенок).
После этого осевыми линиями, которые являются линиями центров тяжести (ЦТ) расчетных стержней, вычерчивают геометрическую схему; потом тонкими линиями наносят контуры стержней с учетом координации ЦТ сечений прокатных профилей и расположения их полок при сборке (сварке); рассчитывают длины сварных швов, причем предполагается расположение более длинных участков швов I у «обушков» углового проката (рис. 5) (участок шва на кромке полки может быть и длиннее расчетной величины по технологическим и конструктивным соображениям).
Затем в тонких линиях разрабатывают на чертеже варианты контуров всех узловых косынок и выбирают из них наиболее простые по форме и технологии изготовления с обязательным учетом необходимой унификации косынок в пределах данной МК (по возможности и машины).
Определяют ориентировочно размер зазора между элементами в пределах от 40 до 60 мм (СНиП П-В.З—62).
На этом же чертеже или на другом листе вычерчивают в наибольшем возможном масштабе узлы сочленения стержней в МК и определяют предварительно длину (Ln) элемента в зависимости от ранее полученной расчетной длины (Lp), как разность между этой длиной и необходимыми размерами ф^ по обоим концам стержня, т. е.: Ln -Lp — bv — b2.
Один из размеров b назначается с включением в него «неудобных» величин, оканчивающихся не нулем или пятеркой и содержащих доли миллиметра, а второй — округляется, как правило, в большую сторону — до величины, оканчивающейся на 0 (или на 5). Последний размер b и следует ставить на чертеже, если конструктор решает переложить на технолога (для учебного проектирования — лишь предполагаемого) простановку установочных для сварки окончательных размеров о и с. Однако хорошо, если проектант сам графически (или расчетно) найдет и поставит при окончательном оформлении чертежа эти размеры для сварщика.
Так разрабатывают все узлы МК, после чего проводят унификацию фактических длин стержней. При этом нужно стремиться назначать их с окончанием цифр на 0.
Далее проводится окончательная разработка контуров и размеров косынок. Обводятся окончательно контурными линиями сначала узлы, а потом свободные длины стержней МК.
После этого разрабатывают дополнительные сечения, проекции, выносные элементы, необходимые для выяснения конструкции, для сборки и сварки всех ее узлов и конструкции
* Здесь и в дальнейшем номера граф указываются в соответствии со стр. 16, 19 и рис. 2.
959 WO^
1
5 12
50 справ
6950
ш
750
П?:2
180
220
? Ml
7
/2
Рис. 6. Главная ферма мостового крана
1950 И
ту
МП
ю в
7-2000-ОШО
6950*10
Л//2
160
650
Т4600
13500
500500
500
V4
7750
5000
8-8
-О
550
II
II II и
^00450 , 450
2000
II п и 1,1
II и
II II
Рис, 7с
I Сбитое швы 5Cst кроме указанных 2 Сварки по контуру прилегания деталей 3. Электрод 3-^2 -50 по ГОСТ №-60 4. Допуски на размеры 3. кроме указанных и кроме размеров на схеме и справочных
5. Оодерхность 8 шва зачистить б.При необходимости стыкования зле- ментов поясоб, стыки выполнять по типу сечения А*А
и
II
II II Л
II
/1
тг
II
и II II и
л л
5
у
I Размеры без допрс.кед па 7кл
2vlcm поз I и б 'допускиется изготовлять из нескольких пастей с псснеРут{рей их сваркой
3 Сварку приизбпаить сплошным швом StX по контуру прилегания, деталей ? кроме мест, указанных особо
4 Усллвно пока^то пособи на Липки
Главная балка коробчатого сечения
Заполнение граф основной надписи чертежана рис. 7
/ — Балка главная. Сборочный чертеж;
2 — ПТМ.КМ.03.010 СБ; 4 — И; 8 — 1
Спецификация
ст
О
Обозначение
Наименование
С
Т
5
S L-J
6
Документация
ПТМ.КМ.ОЗ.ОЮ СБ
Сборочный чер-
теж
Детали
1
03.001
Пояс верхний
1
2
03.002
Диафрагма
2
3
03.003
Диафрагма
18
4
03.004
Лист
4
5
03.005
Пояс нижний
1
6
03.006
Лист
2
7
03.007
Диафрагма
6
птм.км.оз.ою
у
о
СЗ F-
ч
Разраб.
Балка главная
Лит.
Лист
Листов
Пров.
И
1
Рук.
Н. контр.
ИнетКаф
Студ. группа
Утв.
в целом. В местах, не требующих больших конструктивных разработок и чертежных разъяснений, можно давать схематически сечения стержней (см. рис. 5 и 6).
Обозначают сварные швы. Проставляют размеры с необходимыми допусками. Вычерчивают геометрическую схему всех решеток на свободном месте чертежа в малом масштабе с простановкой размеров расчетных длин.
Выполняют обозначения гГозиций деталей. Составляют спецификацию. Дают необходимые конструктивные и технологические примечания (в частности — обобщающие указания о форме и размерах сварных швов). Законченные чертежи главной фермы мостового крана даны на рис. 6 и 7.
Аналитические и графо-аналитические расчеты решетчатых металлоконструкций и сплошных балок см. [3], [71, [15] и [19].
ПРИМЕРЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН
Задание. Составить проект конструкции погрузчика на базе 5-тонного автопогрузчика 4006 с измененным рабочим оборудованием типа стрелы с грейферным захватом.
В этом проекте объектами творческой разработки студента являются: замена в серийной машине старого сменного оборудования на новое и разработка конструкции комбинированного грейферного захвата (для длинномерных и сыпучих грузов).
Автопогрузчик представляет собой машину, выполняющую операции захвата, вертикального и горизонтального перемещения груза и укладки его в штабель — на внутризаводских транспортных и на складских работах. Грузоподъемность в среднем — 3,5 тс. Мощность двигателя NуСТ=70 л. с.
Запроектированный автопогрузчик (рис. 8) состоит из следующих основных частей: базовой машины с грузоподъемником, безблочиой
Заполнение граф основной надписи чертежа на рис. 8
7— Автопогрузчик с грейфером. Чертеж общего вида;
2 — ПТМ.АП.00,000ВО; 4 — Э; 7—1; 8 — 2
Техническая характеристика
Базовая машина — погрузчик4006
Грузоподъемность, кге;
на наименьшем вылете 4500
на наибольшем вылете .......2500
Скорость подъема груза, м/мин....10
Наибольшая скорость передвижения автопогрузчика, км/ч 36
Радиус поворота по наружному габариту машины (наименьший), мм 4750
Перечень составных частей
f-
О-
О
О
2 о tn
8 Е
Обозначение
Наименование
О
§
си
Е V
с 5
1
2
3
01.000
02.000
03.000
Сборочные единицы
Базовая машина Безблочная стрела Грейферный захват
1
1
1
у
с;
5
Л и
5
ПТМ.АП.00.000ВО
Разраб,
Автопогрузчик с грейфером Чертеж общего вида
Лит.
Лист
Листов
Пров.
Э
2
2
Рук.
ИнетКаф
Студ. группа
Н. контр.
—
Утв.
s
характеристика
Схема, принципиальная кинематическая
X!
кгсм
редукции мост
Основная коробка
4
60
Насос грузоподъемника Насос усилителя
Рис. 8, Общий вид автопогрузчика
2600
MOD
1800
2300
№ шестерни
I
II
III
IV
V
VI
VII
VI 1 I
IX
<
X 1
XI 1
XI 1 1
i
2,53
0,67
1,22
2,53
1,78
0,95
1,45
2
17
43
36
24
27
33
17
43
32
1
8
17
22
32
п, об/мин
1600
630
940
630
515
630
248
900
525
290
140
1600
940
515
248
1690
990
545
260
1170
680
375
180
М, кгс-м
20,5
50,5
32,8
50,5
60
50,5
124
35,4
56,5 106,0 214,0
20,5
32,8 60,0 124,0
18,8
30,2 55,0 114,0
26,5
42,5
77,5
160,0
Примечание. Расчетный к. п. д. примерно 0,97 на каждую пару шестерен.
Рис, 9, Грейферный захват
Заполнение граф основной надписи чертежана рис. 9
1 — Захват грейферный; 2— Д;М.АП.03.000 ВО; 4— Т;
7—1; 8 — 2.
Техническая характеристика
Емкость захвата при длине бревен6,5 ж, ж3 4
Высота подъема захвата при сомкнутых челюстях, мм 4200
Наибольший размах челюстей, мл: . . . 1860
Ход каретки, мм1000
Перечень составных частей
га
О £
2
то
Й
Обозна- ченио
Наименование
О
Сборочные единицы
1
03.000
Уравнитель
4
2
03.020
Рама нижняя
1
3
03.030
Ребро
4
4
03.040
Полуковш
2
5
03.050
Цилиндр поворота
1
6
03.060
Рама верхняя
I
7
03.070
Цилиндр грузозахватно-
2
го приспособления
8
03.080
Тяга
4
Детали
Пальцы 0 40:
9
03.001
/ = 70
4
10
03.002
/=уи
4
11
12
03.003
03.004
t = 14U Z-160 ; ОЛЛ
8
2
13
03.005
L = ZUU
/=220
Стандартные изделия
2
14
03.006
4
15
Болт М 16x32—ОН ГОСТ 7786—62
24
16
Гайка М16—011
24
17
ГОСТ 5915—62
Шайба пружинная
16Н85Г
ГОСТ 6402—61
24
18
Шайба 40
ГОСТ 11371—68
24
19
Шплинт 12x60—011 ГОСТ 397—66
24
3 m
3
>1
■о
Е
сЗ
ДМ.АП.03.000 во
Разраб.
Пров.
Рук.
Н. контр.
У тв.
—
—
Захват грейферный
Чертеж общего вида
Лит.
Лист
Листов
Т
2
2
ИнетКаф
Студ. группа
стрелы, грейферного захвата — последний является проектируемой конструкцией. Грузоподъемник имеет телескопическую раму с кареткой для крепления рабочих приспособлений. Подъем каретки осуществляется посредством цилиндра плунжерного типа с поворотным плунжером. Безблочная стрела выполнена из стандартного проката, сварная. Для изменения вылета применен гидр о цилиндр двойного действия.
Грейферный захват (рис. 9) предназначен для захвата сыпучих грузов. Челюсти захвата сварной конструкции с четырьмя ребрами. К ребрам приварены накладки из листовой стали, образующие внутренний контур захвата. Верхняя и нижняя рамки сварены из швеллерной и листовой стали. Для соединения с челюстями на нижней рамке предусмотрены отверстия, расположенные в ряд. К средней части рамки приварены ушки для соединения с головками штоков гидроцилиндров.
На середине верхней рамки приварен фланец для прикрепления к нижнему (глухому) фланцу гидроцилиндра. Шток поршня этого цилиндра подвешен проушинами к каретке, передвигаемой по стреле гидроцилиндром изменения вылета с помощью шарнирного многозвеньевого механизма.
Для обеспечения наводки захвата на длинномерные и иные грузы шток имеет на конце, противоположном проушинам, винтовое неса- мотормозящее соединение с гайкой, выполненной в нижней крышке цилиндра. При движении цилиндра вверх или вниз он одновременно поворачивается на 60° в каждую сторону, вместе с ним поворачивается и верхняя рамка с захватом.
Кронштейны, установленные на продольной оси верхней рамки, служат для подвески гидро- цилиндров механизма смыкания и размыкания челюстей. Тяги изготовлены из труб, на концах которых приварены наконечники с отверстиями для соединительных пальцев. На расстоянии 450 мм от нижних отверстий тяг к трубам приварены накладки для соединения с наконечниками тяг уравнителей. Тяга уравнителя состоит из стержня и вилки. Наконечник стержня соединяется с поперечиной балки нижней рамки, а вилка —с тягой захвата.
Для регулирования длины тяги на нарезанную часть стержня навертываются гайка и контргайка. Гайка служит упором, не позволяющим вилке уменьшить длину тяги.
Захват подвешен таким образом, что имеет возможность совершать маятниковые движения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Конструкцией предусмотрена возможность установки захвата в рабочее и транспортное положение. Для крепления захвата в
транспортном положении к большим ребрам челюстей приварены угольники с открытыми пазами для откидных болтов. Боковые стенки захвата — съемные. Без этих стенок захват служит для грузоподъемных операций с длинномерными грузами.
Ориентировочный расчет производительности погрузчика. Вес груза 5^=3500 кгс.
Время, затраченное погрузчиком на полный цикл работ 1Ц, складывается из времени на основные и вспомогательные операции, т. е.
•■осн I 1 вспом-
Основные операции: спуск порожней каретки на 4,2 м и подъем каретки с грузом — по 0,5 лиги; движение погрузчика с грузом на 300 м — 1,2 мин; укладка груза и обратный ход погрузчика — 0,6 мин
/ОСН = 2,8 мин,
Лиспом ~ 1 мин (по справочным данным),/и-3,8 мин.
Производительность погрузчика
5 = 60-^ = 60-^=55 000 кгс he(ц3,8
Определение усилия (N) замыкания челюстей (рис. 10). Принимаем усилие (S) от веса захва-
где /мин — минимальный коэффициент трения, а усилие, развиваемое гидроцилиндром,
^ = 5^^4700. —= 8800 кгс,l400
где I и а — плечи действия усилий.
При расчете крепления верхней рамы захвата к поворотному цилиндру принимаем суммарный вес конструкции 400 кгс, тогда расчетное растягивающее усилие
Р- 5+400 = 600 кгс.
Количество болтов 12, материал Ст. 3, допускаемое напряжение Op=1100 кгс/см2, диаметр болта
d =
12лсгр
6000
12-3,14-1100
1 СМ
(принимаем <7=12 лис).
Верхнюю раму рассчитываем, как балку на двух опорах.
Изгибающий момент
PL „8000-130 . „ Q1QAAA
М =КП =1,6 = 312 000 кгс-см,
и 4 д 4
Рнс. 10. Схема усилий замыкания челюстей
где L — длина пролета.
Материал балки — Ст. 3.
Момент сопротивления сечения
Wx
МцП
312000-1,5
— = 220 елг, 2200
где п — коэффициент запаса.
Сечение балки — коробчатое: ширина 5=350 мм и высота 5 = 150 мм— из конструктивных соображений. Найдем толщину поясных листов и стенок — 6. Для этого определим необходимую величину момента инерции сечения
/х = ^х 2
220-151С[-Л.
=1650 см\
2
Для коробчатого равностенного сечения
/х
6 ( н
тываемого груза с учетом динамичности прило
жения нагрузки равным
3=ДРАЛ = 3500* 1,6=5600 кгс,
где К^ — коэффициент динамичности.
Предполагаем для расчета, что груз удерживается за счет трения. Тогда N определим по
формуле5=—^—_4700 кгс,
2-0,6
3 Заказ № 77
Отсюда д--~ 5 =
А-6
1650-6 л .
= 0,4 см.
Принимаем 6 = 5 мм, тогда стенки могут выполняться из швеллеров А № 14 по ГОСТ 8240—56.
Ввиду малой величины отношения длины пролета к ширине балки 1300/350 = 3,7 проверки на устойчивость не требуется [3].
Расчет гидропривода (рис. 11).
Определение потребляемой мощности:
а) при подъеме груза
РиП 6000-10
450Щ]Г ~ 4500-0,8
16,7 л. с..
33
OLl=OLl=EunaahHL’eedVHj виэхэ 1 ц dhjEunaahHL’eedVHj виэхэ 1 ц dhj
OLl=
OLl=
EunaahHL’eedVHj виэхэ 1 ц dhj
EunaahHL’eedVHj виэхэ 1 ц dhj
Порядковый померОбозначениеНаименованиеО сооПримечание1Бак1120 л2(1)—2(2)Насос23(1)—3 (2)Клапан обратный24(1)—4(2)Клапан предохранительный25Усилитель рулевого управления16(1)-6(6)Распределитель67Гидроцилиндр подъема18Дроссель с регулятором19Распределитель110Гидроцилиндр смещения каретки111 (I)—11 (2)Гидроцилиндр наклона212(1)—12(2)Г идроцилиндр разгрузочно-захватного устройства213Гидроцилиндр поворота114(1)^14(2)Фильтр2Порядковый померОбозначениеНаименованиеО сооПримечание1Бак1120 л2(1)—2(2)Насос23(1)—3 (2)Клапан обратный24(1)—4(2)Клапан предохранительный25Усилитель рулевого управления16(1)-6(6)Распределитель67Гидроцилиндр подъема18Дроссель с регулятором19Распределитель110Гидроцилиндр смещения каретки111 (I)—11 (2)Гидроцилиндр наклона212(1)—12(2)Г идроцилиндр разгрузочно-захватного устройства213Гидроцилиндр поворота114(1)^14(2)Фильтр2Заполнение граф основной надписи чертежа на рис. 111 — Автопогрузчик с грейфером. Схема принципиальная гидравлическая; 2— ПТМ.АП.00.000 ГЗ; 4— Э;5—1Заполнение граф основной надписи чертежа на рис. 111 — Автопогрузчик с грейфером. Схема принципиальная гидравлическая; 2— ПТМ.АП.00.000 ГЗ; 4— Э;5—1Nс 4500щNс 4500щ8800-104500-0,88800-104500-0,8= 24,5 л. с,.= 24,5 л. с,.водавода20,6 мм,20,6 мм,
Порядковый помер
Обозначение
Наименование
О со
о
Примечание
1
Бак
1
120 л
2(1)—2(2)
Насос
2
3(1)—3 (2)
Клапан обратный
2
4(1)—4(2)
Клапан предохранительный
2
5
Усилитель рулевого управления
1
6(1)-6(6)
Распределитель
6
7
Гидроцилиндр подъема
1
8
Дроссель с регулятором
1
9
Распределитель
1
10
Гидроцилиндр смещения каретки
1
11 (I)—11 (2)
Гидроцилиндр наклона
2
12(1)—12(2)
Г идроцилиндр разгрузочно-захватного устройства
2
13
Гидроцилиндр поворота
1
14(1)^14(2)
Фильтр
2
Порядковый помер
Обозначение
Наименование
О со
о
Примечание
1
Бак
1
120 л
2(1)—2(2)
Насос
2
3(1)—3 (2)
Клапан обратный
2
4(1)—4(2)
Клапан предохранительный
2
5
Усилитель рулевого управления
1
6(1)-6(6)
Распределитель
6
7
Гидроцилиндр подъема
1
8
Дроссель с регулятором
1
9
Распределитель
1
10
Гидроцилиндр смещения каретки
1
11 (I)—11 (2)
Гидроцилиндр наклона
2
12(1)—12(2)
Г идроцилиндр разгрузочно-захватного устройства
2
13
Гидроцилиндр поворота
1
14(1)^14(2)
Фильтр
2
Заполнение граф основной надписи чертежа на рис. 11
1 — Автопогрузчик с грейфером. Схема принципиальная гидравлическая; 2— ПТМ.АП.00.000 ГЗ; 4— Э;5—1
Заполнение граф основной надписи чертежа на рис. 11
1 — Автопогрузчик с грейфером. Схема принципиальная гидравлическая; 2— ПТМ.АП.00.000 ГЗ; 4— Э;5—1
N
с 4500щ
N
с 4500щ
8800-10
4500-0,8
8800-10
4500-0,8
= 24,5 л. с,.
= 24,5 л. с,.
вода
вода
20,6 мм,
20,6 мм,
где Р — нагрузка, кг;
ип — скорость подъема, м/мин;
Г|п — к. п. д. механизма подъема;
б) при смыкании челюстей
где Ri — усилие, развиваемое одним гидроцилиндром, кгс;
ис — скорость смыкания челюстей, м^мин; г|с— к.п. д. механизма.
Необходимая производительность насоса
л/
4100-0,9
где Nc — наибольшая потребляемая мощность, л. с.;
рд — рабочее давление, кгс/смЧ
т)м — механический к. п. д. насоса;
у — удельный вес масла, кгс!л.
По каталогу подбираем насос 4000М — 4611010, который при скорости вращения п=1200 об/мин и давлении ро=100 кгс!см2 обеспечивает расход ^=100 л/мин = 100 000 смЛ^мин. Емкость бака проверяем из условия ограничения температуры нагрева масла при работе.
Количество выделяемого тепла зависит от величины «потерянной» мощности Упот в гидросистеме, которая определится по формуле
^ _(1 _ п ). (1 _ 0,8) - 3,3 кет.
пт цу X |с'600
Количество выделяемого тепла в час Q = =АПОТ-860 = 2840 ккал]ч; так как гидросистема
работает в час 21 мин> или 0,35 ч, то выделяемое тепло
QB = Q-0,35 = 995 ккал/ч.
Необходимый объем бака
где 1Х — температура окружающей среды, °C, (2 — допустимая температура нагрева масла, СС.
При температуре окружающей среды от —20 до 4-25° С можно применять в качестве рабочей жидкости масло веретенное 2 или АУ (ГОСТ 1642—56) с вязкостью по Энглеру 2,0-:-2,2 при +50° С.
Внутренний диаметр нагнетательного трубопро
где q — расход жидкости, л/мин;
у — скорость движения жидкости, м/сек.
Толщина стенок трубопровода определится по формуле
gРи- 2а ’
где рИ — давление в системе при испытании, кгс/см2;
а — допустимое напряжение растяжения для стальных труб, кгс^см2;
d — внутренний диаметр трубы, см;
К — коэффициент безопасности
А 150-2-2 у о
о =—= 3,8 мм.
2-800
Принимаем для нагнетательной линии (ГОСТ 8734—58) стальные толстостенные трубы с внутренним диаметром 20 мм, наружным 28 мм, 6 = 4 мм.
Аналогичный расчет ведем для всасывающей линии: испытательное давление /?„--= 15 кгс/см2; d=30 мм; о = 800 кг/см2; К = 4; диаметр трубопровода
d = 4,6 1 / = 28,6 мм 3 см,|/ 2,5
сж^1,1 мм.
2-800
Принимаем по ГОСТ 8732—59 стальные тонкостенные трубы с внутренним диаметром 30 мм и наружным 33 мм, т. е. 6=1,5 мм.
Гибкие шланги принимаем согласно ГОСТ 8318—57 для низкого давления типа Б с внутренним диаметром 32+1,5 мм и для высокого давления «РВД» с внутренним диаметром ^= 20+ 0,8 мм. Распределители золотниковые, секционные с предохранительным клапаном. Один
см'мин 12,3 м(мин;см'мин 12,3 м(мин;штоковую полость4-100 000штоковую полость4-100 000«2 =«2 =4g4g= 1600 см;'мин = \й Ms мин.= 1600 см;'мин = \й Ms мин.л(Вй — d^ 3,14 (10й — 4,5йл(Вй — d^ 3,14 (10й — 4,5йРис 12. Схема устойчивости автопогрузчикаРис 12. Схема устойчивости автопогрузчика
см'мин 12,3 м(мин;
см'мин 12,3 м(мин;
штоковую полость
4-100 000
штоковую полость
4-100 000
«2 =
«2 =
4g
4g
= 1600 см;'мин = \й Ms мин.
= 1600 см;'мин = \й Ms мин.
л(Вй — d^ 3,14 (10й — 4,5й
л(Вй — d^ 3,14 (10й — 4,5й
Рис 12. Схема устойчивости автопогрузчика
Рис 12. Схема устойчивости автопогрузчика
распределитель с тремя, другой —с двумя золотниками. Клапан отрегулирован на давление 100 кгс [см2. Усилитель рулевого управления неразборный с вмонтированным в головку цилиндра предохранительным клапаном. При повороте давление рабочей жидкости в усилителе не превышает 50 кгс)см2, что соответствует усилию на рулевом колесе от 2 до 3 кгс. Предохранительный клапан отрегулирован на давление 50 кгс/см2. Дроссельное устройство применено для уменьшения скорости опускания груза до безопасной величины, а также для предохранения рамы грузоподъемника от деформаций, возникающих в результате ударов при быстром опускании груза. Цилиндр подъема одностороннего силового действия, плунжерный, одноступенчатый. Диаметр плунжера 150 мм, ход плунжера L = 2100 мм. Цилиндры наклона двустороннего силового действия — поршневые. Внутренний диаметр 120 мм, диаметр штока 40 мм, рабочий ход поршня 230 мм.
Расчет цилиндра грузозахватного приспособления. По принятым в расчетах условиям работы необходимое усилие для смыкания челюстей захвата R = 2 RT = 17 600 кгс. Согласно конструкции принимаем два гидроцилиндра двустороннего силового действия, с развиваемыми усилиями ^ = 8800 кгс каждый.
Рабочий ход поршня /7 = 520 мм.
Шток изготовлен из трубы. Принимаем наружный диаметр d равным 4,8 см, толщину стенки 8 мм. Произведем расчет штока на растяжение:
ст= —<|ор1 KecjcM2,F
где Rv — усилие, действующее на шток, кгс{см2; F — площадь поперечного сечения, см2
88002
а = —- = 880 кгс/см2.
Проверка штока на устойчивость при продольном изгибе производим по формуле расчета для центрально сжатых стержней:
(pf
где <р — коэффициент уменьшения допускаемого напряжения, выбирается в зависимости от гибкости стержня.
Определим гибкость штока
где I— расчетная длина штока (7=100 см);
i — радиус инерции
■./ 20,9. -
1=1/ — 1 / ^ 1,5 см,
F10
где / — момент инерции сечения
, /100
Л — = ~ О /./1,5
По таблицам [3] для Ст. 3 при Х = 70 коэффициент ф = 0,8. Отсюда
,8800. .9 г ]
ст =- = 1100 кгс см2<\о\ =
0,8-10
ат 22001«
= —^ ==1450 кгс см-
К3 1.5
(см. прилож. 2).
Внутренний диаметр цилиндра (сталь 10) определится по формуле
4-8800। л о» in 11 л
-4,82=10,1см. 3,14-100
Толщина стенки цилиндра
я 0,433Ор00,433-10-100~ „
о = —— = —=0,4 см.
[ст]1200
Скорость перемещения поршня:
при подаче жидкости в нештоковую полость определим по формуте
4g 4-100 000
= —— ==1230
kD2 3,14-Ю2
при подаче жидкости в
Время перемещения поршня (при ходе поршня Н = 0,52 л) в нсштоковой полости
, Н 0,52 пп -
/,= — =-=0,042 мин^^Ъ сек,
12,3
в штоковой полости
/70,52 по
L> =—- = -— = 0,0322 мин ^ 2 сек.
Ui 16
Qo^o4- Q Л + блQo^o4- Q Л + бл/9,81-3,6/9,81-3,6= 400 кгс-м,= 400 кгс-м,3-9,81-3,63-9,81-3,6э ^уст 7Q~" 360э ^уст 7Q~" 360устуст0,2 л. с. -смен,0,2 л. с. -смен,Sг?ПТМ.К-Ои.ЩЩ воРазраб.Пров. Рук-Н. контр.У тв.——Кран пневмо- колесный гидравлический Чертеж общеговидаЛит.ЛистЛистовЭ22Инет. ——КафСтуд. группаSг?ПТМ.К-Ои.ЩЩ воРазраб.Пров. Рук-Н. контр.У тв.——Кран пневмо- колесный гидравлический Чертеж общеговидаЛит.ЛистЛистовЭ22Инет. ——КафСтуд. группа
Qo^o4- Q Л + бл
Qo^o4- Q Л + бл
/9,81-3,6
/9,81-3,6
= 400 кгс-м,
= 400 кгс-м,
3-9,81-3,6
3-9,81-3,6
э ^уст 7Q
~" 360
э ^уст 7Q
~" 360
уст
уст
0,2 л. с. -смен,
0,2 л. с. -смен,
S
г?
ПТМ.К-Ои.ЩЩ во
Разраб.
Пров.
Рук-
Н. контр.
У тв.
—
—
Кран пневмо- колесный гидравлический Чертеж общего
вида
Лит.
Лист
Листов
Э
2
2
Инет. ——Каф
Студ. группа
S
г?
ПТМ.К-Ои.ЩЩ во
Разраб.
Пров.
Рук-
Н. контр.
У тв.
—
—
Кран пневмо- колесный гидравлический Чертеж общего
вида
Лит.
Лист
Листов
Э
2
2
Инет. ——Каф
Студ. группа
Расчет машины на устойчивость. Продольная устойчивость определяет возможность движения погрузчика по наклонной плоскости на подъеме или под уклон. Определяемой величиной является коэффициент устойчивости, равный отношению момента удерживающих сил к моменту опрокидывающих сил, т. е. /(y = /l4y/Monp.
Коэффициент устойчивости для погрузчиков принимается не менее 1,15 при а=4° 30' (рис. 12).
Определим Му
Л4у = Ga = 6100-1,6 = 9750 кгс-м.
Момент от сил инерции
_2 2500-4,5+540-7,0+6100.1
где и — скорость движения погрузчика на 1-й передаче, км/ч;
где Gv — вес погрузчика;
Тр — срок службы.
Задание. На базе промышленного образца автокрана К-2,5-2 грузоподъемностью Q = 2,5 тс запроектировать автокран с заменой механической лебедки на гидравлический подъемник с гидроцилиндром и полиспастом.
На рис. 13 показан общий вид крана в транспортном положении.
Рис. 14 является чертежом группы узлов — «стрела в сборе». Здесь разработана компоновка стрелы со встроенным гидротросовым механизмом подъема.
В разработанном механизме необходимо обеспечить при помощи гидроцилиндра и полиспаста.
Заполнение граф основной надписи чертежана рис. 13
/ — Кран пневмоколесный гидравлический. Чертеж общеговида; 2 — ПТМ.К.00.000 ВО; 4 — Э; 7—1; 8 — 2
Техническая характеристика
Грузоподъемность, тс 2,5
Высота подъема крюка, л< . . . . 2,8—5,0 Скорость подъема груза, м/лшн . 0,2—1,5 Скорость вращения поворотной плат
формы, об/мин ........ 2,0—3,0
Скорость передвижения крана, км/ч до 35
ДвигательД-37М
Мощность двигателя, л. с40
Скорость вращения, об/мин . . ,1600
Перечень составных частей
5
с
Обозначение
Наименование
1
Сборочные единицы
1
01.000
Рама ходовая
2
02.000
Рама поворотная
О
03.000
Крановое оборудование
4
04.000
Кабина
5
00.010
Канат в сборе
6
00.020
Крюковая подвеска
7
06,000
Оборудован, шасси
8
00.030
Гидрэцилиндр
Бшооизпуои огодо£Й& пхдозоиэс онэху
внвйжмав Уна gamgo ■£[ 'Mj
2300(1650)2300(1650)Рис, 14, Стрела автокрана в сбореРис, 14, Стрела автокрана в сборе
2300(1650)
2300(1650)
Рис, 14, Стрела автокрана в сборе
Рис, 14, Стрела автокрана в сборе
выигрыш не в силе, а в пути. Из конструктивных соображений полиспаст принят четырёхкратный. Таким образом, путь крюка с грузом по вертикали на высоту до 5 .и осуществляется гидроцилиндром с ходом поршня 1,25 л.
На чертеже металлоконструкции (рис. 15) дан сварной узел стрелы.
По литературным данным для крана марки К-2,5-2 устанавливаем:
скорость подъема или опускания груза — оп = 15 м]мин;
время торможения при спуске груза — /т = 0,5 сек;
скорость вращения поворотной платформы ппл = 3 об/мин;
вес стрелы Gc = 500 кг; вес ее концевой части GK-C 300 кг;
вес крюковой обоймы q « 30 кг;
число оборотов вала насоса пн = 1425 об] мин (насос гидроподъема стрелы НШ-46);
диаметр гидроцилиндра подъема стрелы £>п=12 см, ход поршня Гп = 82,0 см;
диаметр штока d = 5,5 см.
Проверим расчетом гидропривод подъема стрелы. Подсчитаем производительность насоса НШ-46
Пв=^„1106 = 47,38-1425-0,9 ^60 700 см?/мин,
где а — постоянная насоса, см3/об;
т]иб — объемный к. п. д.;
пн — скорость вращения вала насоса, об/мин. Площадь поршня
F=113 см-.
п 44
Площадь сечения штока /=24 см2.
Скорость движения поршня:
при подъеме стрелы e1 = n„/Fn = 60 700/113 = = 540 см/мин;
при опускании стрелы г^ПцДГп— /) = = 60 700/(113 —24) = 750 см]мин.
Время подъема стрелы
,1и6082-60 п ,
6=—— =- = 9,1 сек.
У, 540
Время опускания стрелы
, U-йО82-60 с q
С=——= -= 6,6 сек.
у 750
Такие величины соответствуют обычно самоходным кранам.
Расчет привода механизма подъема груза. Ход поршня цилиндра L = 1,25 м; кратность полиспаста i = 4; коэффициент полезного действия одного блока т|1 = 0197.
Усилие по штоку цилиндра подъема, воздействующего на подвижную обойму полиспаста,
с учетом к. п. д. неподвижного блока в голове стрелы, определим по формуле
s = ^.,^№500+30) ^ 00 кгс. ^+10,97s
Принимаем для дальнейших расчетов S = = 12 000 кгс.
При рабочем давлении масла в цилиндре р= 100 кгс/см? расчетная площадь поршня определится так:
с S 12 000
=—== 120 сзг;
р р 100
диаметр поршня
СЛ1- у л у 3,14
Выбираем цилиндр по нормалям ВНИПстрой- дормаш диаметром 125 мм; диаметр штока 60 мм; площадь поршня 122,2 см-, площадь штока 28,3 сл2.
Канат полиспаста должен обладать запасом прочности п=7 [4].
Усилие натяжения последней ветви полиспаста, считая от крюка, равно
s == 2500+30 = 2950 кгс.
^+10,97s
Разрывное усилие каната
Sp> 7 ■ Su = 20 650 кгс.
Выбираем канат 19,5-180-1 ГОСТ 3071—55 с разрывным усилием 20 800 кгс.
Наименьшая расчетная производительность насоса
= F= 122,2 - -°- = 46 000 см^/мин =
i4
= 46 л]мин.
Можно использовать насос НШ-46, устанавливаемый в системе подъема стрелы, с соответствующим дросселированием потока масла, направляемого к цилиндру подъема груза.
Поверочный расчет металлоконструкции стрелы. Стрела коробчатого сечения сделана из листовой стали марки Ст. 3. Геометрическую расчетную схему составляем по чертежу рис. 15. На основании предварительных сравнительных подсчетов действующих усилий и моментов на наибольшем и наименьшем вылете, определяем расчетное положение, при котором стрела наиболее нагружена: вылет — L = 1,8 м, груз — Q = 2,5 тс.
При расчете рассматриваем две плоскости действия сил: вертикальную (рис. 16, а) и осевую (рис. 16, б), перпендикулярную к первой и проходящую через осевую линию концевой части стрелы. Силы, направленные вертикально и па-
Рис, 15. Стрела автокрана. Сварной узел
Заполнение граф основной надписи чертежана рис. 14
1 — Крановое оборудование. Чертеж общего вида;
ПТМ.К.03.000 ВО; 4 — Т; 7—1; 8 —2
Перечень составных частей
О
Л
О
С
8 = о
Наименование
О СВ
о К
11
I
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
сз.010
03.020
03.030
03.050
03.001
03.002
03.003
03.004
03.005
03.006
03.007
03.008
03.009
03.011
Сборочные единицы
1
1
5 I
2 2
4 2
1 1
2
2 2
I
4
1
4
1
1
2
2
Стрела
Гидроцилиндр
Блок
Букса
Детали
Пластина
Штанга
Стойка
Ось
Палец
Палец
Втулка
Втулка
Втулка
Оседержатель
Стандартные изделия
Болты ГОСТ 7798—62: М 10x20—011 М10х25—011
Гайка М24—011
ГОСТ 5918—62 Шайба 40—011
ГОСТ 11371—68
Шплинт 3x60 ГОСТ 397x66
Планка закрепительная 50 ВН-514—57
Шайба упорная 50 ВН-514—57
птм.к.оз 000 во
5
2
S
с
Разраб.
Пров.
Рук.
И. контр.
У тв.
—
—
—
Крановое оборудование
Чертеж общего вида
Лит. |лнст
Листов
т
। 2
2
Инет. —— Каф
Студ. группа
Заполнение граф основной надписи чертежа на рис. 15 /—Стрела. Сборочный чертеж; 2— ПТМ.К.03.010 СБ;
4 — И; 8—1
Спецификация
S
О е
я о К
Обозначение
Наименование
О 01
О
К
С я
Документация
ПТМ,К.03.010 СБ
Сборочный чертеж
Детали
1—
1
03.014
Лист нижний
1
2
03.015
Лист боковой
2
3
03.016
Лист верхний
1
4
03.017
Полоса
1
5
03.018
Пластина
1
6
03.019
Косынка
2
7
03.020
Кронштейн
2
8
03.021
Щека
4
9
03.022
Втулка
2
10
03.023
Накладка
4
11
03.024
Пластина
1
12
03.025
Ребро
2
ПТМ.К.03.010
3
S
о
S
с
Разраб.
Пров.
Рук.
Н. контр.
У тв.
—
Стрела
Лит.
Лист
Листов
И
4н
Ст;
2Т.
ЛД.
Ка
ГРУППЕ
1
ф
—
раллельно AD, лежат в вертикальной плоскости, а горизонтально — в осевой. Опасным является сечение /—/ над опорой; концевая часть стрелы
Ветровая боковая нагрузка, действующая в горизонтальной плоскости при боковой площади стрелы 3^2 м2, равна 2дв = 2 • 25 = 50 кгс.
Рис. 16. Схема нагружения стрелы автокрана: а — в вертикальной плоскости; б—в осевой плоскости
может рассчитываться, как консоль двухопорной балки. Значения сил приняты такие.
Наибольшую силу инерции опускаемого груза при торможении определим по формуле
р у,.+г_. .J¥^. 15._ „ро кгс, g tT 9,810,5-60
где Qj — вес груза и крюковой обоймы, кгс.
Наибольшую силу натяжения каната получим по формуле
S = Qi+РИ = 2530+ 130 = 2660 кгс.
Найдем наибольшую центробежную силу инерции груза при повороте платформы
Pr- ^L+P),01- 25—р.З2^^ кгс. g9,81
Сила инерции стрелы + ~-0, так как приложена на оси поворота в центре тяжести (ц. т.).
Определим силу инерции концевой части стрелы при радиусе поворота ее центра тяжести г ^ 1 jk, соответствующем вылету ^=1,8 м;
Р о,О1^сгм2 = О,О1 — Ь32 = 3 кгс. к g9,81
Ввиду незначительной величины Рк, этой силой можно пренебречь.
С достаточным приближением считаем ее равнодействующую Рв, приложенной по оси центра тяжести концевой части.
Расчетные составляющие усилий, действующих в вертикальной плоскости, подсчитываем в соответствии со схемами рис. 16, а и б (с учетом углов между осями стрелы и направлениями сил).
Расчет стрелы на прочность (см. рис. 15 и 16, а и б).
Толщина стального листа, из которого выполнена стрела, 6 = 0,4 см. Расчетная ширина сечения 7—7 — 3 = 500 мм, высота /7 = 350 мм. Площадь сечения р — (23.2/7) 6 -70 см2.
Моменты инерции:
= 17 000 см4;
,653 Н .0,4-58а35 .
у 6 В )6\58
= 36 000 гл+
Моменты сопротивления:
=AL000'2, _980 см3;
v /735
Гу = ^ = ^^ = 1250 см3.у В 58
кгс!см?.кгс!см?.
кгс!см?.
кгс!см?.
Статический момент полусечения относительно горизонтальной оси х:
5=2 —6—+В6—=
Л 242
= ^М+58^ = 1270 см3.
42
Изгибающий момент в вертикальной плоскости ^п.,^№1+Л1) ^ cos 45°+GKZK cos 45° =
= (2530 +130). 280-0,707+300-120-0,707 =
= 551 400 кгс-см.
Изгибающий момент в осевой плоскости
М,ий = Рт1^Рйк = 501280+50 • 120 = 20 000 кгс-см. Перерезывающая сила
р = ($к+Qi + AJ cos 45° =
= (300-^2530+130)-0,707 = 2100 кгс.
Нормальное напряжение в сечении от изгибающего момента в вертикальной плоскости
_ Ми.в 551 400 _ ^fir,
'LBWv 980
Нормальные напряжения в сечении от изгибающего момента в осевой плоскости
= = 16 кгс см?.
Гу 1250
Касательные напряжения
PSX 2100-1270. „
т = —— = = 200 кгс см?.
2/ rd 2-17 000-0,4
Напряжения от сжатия силами, действующими по оси концевой части стрелы:
S+(Q+Ph+Ok)cos 45е*
2600+(25304-130+300) 0,707
70
Суммарное нормальное напряжение в нижнем поясе от изгиба и сжатия
Оц.в-Наи.о+ос = 560+ 16+70 = 646 кгс[см?.
При одновременном действии нормальных и касательных напряжений
Пу — 1 (Оц.п + Оц.о + О^ + Зт2 —
= 1 646+ 3-2002 =720 кгс/см2.
В сечении II—И (см. рис. 16,6) нижней части стрелы возникает касательное напряжение кручения от момента Л4кР, создаваемого силами РГ и Рв, одновременно действующими в осевой плоскости. Можно принять
MKP = Pr-370 + PB-210 =
= 50-370+50-210 = 29 000 a^-ol
Для равностенного коробчатого сечения стрелы момент сопротивления кручению в сечении II—П будет равен
^// = 2^6 = 2-40-65-0,4 = 2080 см3.
Тогда сопротивление
т^р = Л4кр/Г// = 29 000/2080 = 14 кгс/см2.
Ввиду незначительной величины напряжений, дальнейшую проверку прочности сечения нс производим.
Проверим необходимость расчета на устойчивость. Рассчитаем все усилия и показатели для концевой части / = 280 см, как для консоли двухопорной балки. Определим расчетный момент
Л1оасч = Л4[) м = 551 400 кгс-см.
Расчетная продольная сила
^расч = S + (Q1 + Ри + <+) COS 45" =
= 2660+(2530+130+300) 0,707 = 4760 кгс.
Величина условного эксцентриситета е = = Л1расч/Ррпсч = 120 см, относительный эксцентриситет m = eFJWx = 8,8. Радиус инерции сечения I— I
Г -л ГA_i /17000 = 15,5 см.
Гибкость ХА. = //+ = 280/15,5 = 18. Напряжение в сечении о = <гс/фнн+ст„в = 660 кгс/см2, где (рвн = 0,7 по графику [42]. Отношение расчетной длины консоли к высоте сечения 1/Н = 280, 35 = 8.
Величины ст и 1/Н малы, поэтому расчета на общую устойчивость консоли не требуется [42|.
Учитывая возможность динамического приложения усилий в начальный период подъема груза «подхватом», когда ослабленный канат внезапно натягивается механизмом подъема груза, примем расчетный динамический коэффициент [3] Кл = 2. Для этого случая напряжение в сечении /—/ будет равно:
студ = 2ст = 2 • 720 = 1440 кгс/см?,
что допустимо и подтверждает целесообразность принятой толщины (6=0,4 см) листа стрелы. Для стали Ст. 3 — пт = 22 кгс/мм2 = 2200 кгс; см?.
Отношение ++уд= 2200/1440 = 1,5 — в пределах принятых величин, причем прочность стрелы должна обеспечить сопротивляемость последней возникновению местных деформаций (вмятин) в процессе работы и при монтаже от случайных толчков.
Ориентировочные вычисления технико-экономических показателей. По данным завода-изготовителя крана марки К-2,5-2, данным [25] и приложения 6 срок службы Т = 10 лет; число рабочих смен п = 500 смен/год; стоимость крана ^l^ = 3,5 тыс. руб/, установленная мощность Ууст = 40 л. с;, вес Q = 5 т; сметная стоимость
машино-смены Ссм —14,3 руб./смен; часовая производительность в среднем ПчаС=37 пг^ч.
Определим сменную производительность (см. стр. 50)
Пен = 6,5, Пчас = 6,5 -37 = 240 т/смен.
Годовая производительность
Пг = П^пК,- = 240 • 500 ■ 0,7 = 84 000 т/год.
Приведенная стоимость подъема 1 т груза р Сем , ^и р 14,3 , 3500 n 1 q прив- Псм Пг ’ иоРм- 240 + 84 000-и’“
-0,065 руб./m груза.
Энергоемкость крана
Э= —- = -^- = 0,17 л. с. смен/m груза.
ПСХ1 240-/
Г Л А В А Ш
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН (ДМ)
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Проект по ДМ является следующей за ПТМ более высокой ступенью учебного проектирования. Машины проектируются как составная часть средств комплексной механизации соответствующего процесса дорожно-строительных работ. Эскизное, а при возможности и конструктивное решение желательно выполнять в вариантах.
Номенклатура тем проектов должна соответствовать современной и перспективной номенклатуре дорожно-строительного машиностроения.
Примерный состав тем проектов: землеройные и землеройно-транспортные машины; машины для ремонта и сезонного содержания дорог и коммунальные дорожные машины; машины и установки для добычи и переработки дорожно-строительных материалов; для устройства дорожных оснований и одежд; части индустриальных дорожно-строительных предприятий; специальные дорожно-строительные машины и оборудование.
В данной книге рассматриваются только первые две группы машин.
Расчетная часть включает в числе других вопросов расчеты на устойчивость и маневренность машины в работе и при транспортировании, расчеты основных рам или их частей, динамический расчет машины и узлов.
Примерное содержание пояснительной записки: назначение и область применения машины, краткое обзорное изложение вопросов темы; описание машины в целом, ее работы, описание проектируемых конструкций, техническая характеристика; основные расчеты к эскизному решению; подробные кинематические и прочностные расчеты проектируемых конструкций; определение технико-экономических показателей; технико-эксплуатационные вопросы; выводы.
Рекомендуемый состав чертежей. Лист 1. Эскиз машины, принципиальные и кинематические схемы, схемы управления
Лист 2. Схемы работы, установочных положений, разворотливости, устойчивости машины и пр.
Лист 3. Чертеж конструируемой группы (или сложный узел).
Листы 4 и 5. Рабочие чертежи узлов (желательно входящих в группу или в сложный узел) и, при необходимости, чертеж детали.
Схема расчета технико-экономических показателей: подсчет веса узлов и машины, ее стоимости, расходов на год работы, на маши- но-смену; расчет основных показателей, а также возможной экономии по сравнению с существующими машинами того же назначения.
Последовательность выполнения проекта. По справочным данным и предварительным подсчетам установить основные размеры, вес, мощность, скорость передвижения заданной машины. Составить схемы распределения веса. Произвести расчет статической и динамической устойчивости машины, тяговые расчеты. Выполнить чертеж общего вида в тонких линиях, поверочный расчет производительности на основных работах, технико-экономические расчеты. Составить схемы действующих усилий в основных расчетных положениях. Определить наибольшие усилия для расчетов на прочность. Сконструировать заданный узел. Составить чертеж группы узлов (куда входит сконструированный узел). Затем завершить выполнение чертежа общего вида, расчетов и пояснительной записки.
Для общих видов машин рекомендуется масштаб 1 : 10, для крупных самоходных машин 1 : 20, 1 : 5 — для машин малых габаритов. Масштаб выбирают в зависимости от количества проекций на одном листе. Для узловых чертежей рекомендуется масштаб 1:1, 1:2.. 1 : 2,5; для механических узлов (коробки передач, вибраторы, муфты сцепления) наиболее целесообразным является масштаб 1:1, допускается вычерчивание узлов в масштабе 1 : 10, 1:5.
Для машин больших размеров проекции общего вида разрешается вычерчивать в разных масштабах, т. е. в более крупном масштабе основную компоновочную проекцию (обычно вид сбоку для большинства дорожных и грузоподъемных машин), в меньшем масштабе — план — габарит со схематичным размещением
монтируемых агрегатов и узлов без изображения болтов, мелких второстепенных узлов и т. п.
Как правило, чертежи общего вида и узлов вычерчиваются не менее чем в двух проекциях.
На чертеже общего вида машины должна быть написана краткая техническая характеристика машины — производительность, скорость движения, марка и мощность двигателя и т. п., не повторяющая размеров и цифр, указанных на проекциях машины и в штампе.
В случае необходимости должны быть разработаны дополнительные разрезы и сечения. Вычерчивание узлов без конструктивных разрезов нс допускается.
На узловых чертежах должны быть поставлены основные размеры, допуски и посадки основных соединений.
Кинематическая схема сложных машин вычерчивается на отдельном листе (см. рис. 56). Кинематические схемы простых машин вычерчивают на свободном месте чертежа общего вида машины; схемы дополняются таблицами передаваемых моментов, передаточных чисел и скоростей вращения валов передач. Простые схемы выполняются без таблиц, с вынесением необходимых показателей выносными линиями в поле чертежа. Для машин с гидравлическим или пневматическим приводом (или управлением) обязательно вычерчиваются на чертеже общего вида машины или на отдельном листе гидравлические или пневматические схемы. Технологические схемы работы машины разрабатываются в проекте по согласованию с консультантом.
Как правило, для схем в чертежах проекта должно отводиться минимальное количество места (не в ущерб конструкторским разработкам).
Узлы обычно вычерчивают в двух проекциях. Основной конструктивный разрез узла выполняют в крупном масштабе, а вспомогательную проекцию без мелких подробностей можно вычертить в более мелком масштабе.
Пояснительная записка и расчеты, как правило, должны состоять из 30—-35 страниц. 3—■ 5 страниц занимают вводная и описательная части, а остальные отводятся для расчетов.
В пояснительной записке излагается назначение машины и выполняемые ею рабочие операции, а также принцип ее работы или краткое описание рабочего органа; выбор и обоснование технологической схемы и преимущества проектируемой машины (производительность, качество продукции или работы, энергоемкость, удельная металлоемкость, экономия рабочей силы и др.); краткое описание машины (основные узлы,, их взаимная технологическая и механическая связь).
В расчетной части должны быть произведены: расчеты сопротивлений, преодолеваемых машиной в работе и при транспортном передвижении; расчет потребной мощности на преодоление основных сопротивлений, мощности на привод вспомогательных агрегатов (насосов, воздуходувок и т. п.), мощности на собственное передвижение, суммарный расход мощности и выбор двигателя; расчет производительности машины при работе в заданном режиме; выбор основных элементов и агрегатов машин (например, канатов, насоса для приведения гидросистем управления, исходя из расчетных нагрузок и скоростей движения исполнительных органов; шин колесного хода, исходя из веса, расчетных нагрузок и скоростей движения); расчеты на прочность отдельных элементов узлов машины.
Эти расчеты, как правило, должны производиться применительно к разрабатываемым узлам. Желательно выбирать для расчета сложно нагруженные валы коробок передач, тяжело нагруженные зубчатые передачи, шкворневые системы и колесные оси, а также подшипники качения различных валов. Для машин, имеющих фрикционные элементы (муфты и тормоза), обязательно производить их полный расчет, включая расчет на нагрев в работе. Для машин, имеющих вибрирующие элементы, обязательно производить расчет веса и возмущающей силы дебалансов, определение амплитуды колебаний и расчет амортизирующих устройств. Начинать расчет узлов следует с определения действующих нагрузок или преодолеваемых сопротивлений. Затем следует производить определение параметров узла соответственно действующим усилиям и выбирать основные размеры узла или механизма.
Для расчетов деталей первым этапом является определение схемы нагружения и действующих усилий. Второй этап — определение размеров детали и назначение материала для нее, исходя из расчетных напряжений.
Ввиду того что в настоящее время разработка метода предельных состояний для конструкций дорожно-строительных машин находится в начальной стадии, в учебных расчетах используют метод допускаемых напряже- ни й.
Коэффициенты запаса прочности конструкций землеройных машин по отношению к пределу текучести стали стт можно применять такие: для расчетов на выносливость и на прочность от воздействия основных нагрузок — 1,7, при учете действия основных и случайных нагрузок — 1,4, для аварийных нагрузок — 1,15. К случайным нагрузкам следует относить нагрузки, действующие на конструкции в работе при встрече с непреодолимым препятствием;
аварийные определяются индивидуально для каждого вида машин.
В расчетах на усталостную прочность (выносливость) можно использовать указания, приведенные в § 7 гл. II (стр. 26).
Рама дорожной машины — сварная. Как правило, проектируется общая конфигурация и основные размеры рамы на общем виде эскизного решения, где компонуются и размещаются основные узлы и группы машины. Здесь выявляются ориентировочные места и размеры специальных балок, кронштейнов, служащих для установки и крепления упомянутых узлов, групп.
Как и обычно, чертеж общего вида на этой стадии окончательно не оформляется. Приступают к разработке сварочного чертежа основной рамы. Если возможно, на этом чертеже разрабатывают форму и определяют размеры основных продольных балок (иногда их называют лонжеронами); если точно разработать их не представляется возможным, то, приостанавливая оформление узлового чертежа, выполняют чертежи детали — балки с полным учетом расчетных предпосылок и технологических предположений. Потом возвращаются к оформлению узла рамы и общего вида машины.
В качестве примера в дальнейшем приведена разработка в курсовом проекте основной рамы автогрейдера Д-144. Иногда целесообразней изготовлять рамы из листовой стали, так как в этом случае им легко можно придать форму, отвечающую техническим и эстетическим требованиям, а также уменьшить вес конструкции по сравнению с рамами из прокатных профилей. Последние не удается выполнить по всей их длине строго соответствующими расчетным сечениям по эпюрам моментов и перерезывающих сил, так как прокатный профиль имеет постоянное сечение, выбранное по необходимому моменту сопротивления, близкому к потребному наибольшему.
УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮРАСЧЕТОВ
При курсовом проектировании землеройнотранспортных машин обычно задаются или предварительно устанавливаются: мощность двигателя N, л. с.; скорость вращения вала двигателя п, об! мин; момент на валу двигателя М, кгс-см; общий вес машины Gv, кг; основные габаритные размеры, а также технико-эксплуатационные показатели — ширина захвата, глубина резания, рыхления и др. Устанавливают категорию и состояние грунтов, подлежащих разработке, величины их удельных сопротивлений разработке. Определяют пределы рабочих и транспортных скоростей передвижения машины, необходимые
пределы продольного и поперечного уклонов пути.
Выполняют тяговые расчеты:
по двигателю. Для этого определяют развиваемое окружное усилие на окружности катания движителя для основных величин скоростей передвижения (и)
Ро= /о- — • т]у кгс.V
Попутно можно установить суммарный к. п. д. передач к движителю (щ), суммарное и частные передаточные отношения от вала двигателя к движителям, выбрать соответствующие редукторы и коробки перемены передач;
по сцеплению. Для этого определяют сцепной вес (бсц) машины и возможные пределы коэффициентов (ф) сцепления движителя с поверхностью пути в работе и при транспортировке (прилож. 7). Величина тягового усилия определится по формуле
Л = °сцФ кгс.
При этом, как правило, нужно проверять величины мощности и сцепного веса, чтобы сохранялось неравенство P0>7Y Тогда в большинстве критических случаев передвижения машины в трудных условиях пути скорее забуксуют движители, чем заглохнет двигатель.
Определение величин сопротивлений в работе: в общем случае горизонтальная составляющая суммарного сопротивления равна
где ^п — сопротивление передвижению машины, равное
^11=^дв (/±0;
СДв — вес, приходящийся на движители;
/ — приведенный коэффициент сопротивления передвижению (прилож. 7);
t—tg угла уклона пути.
Для тракторов веса Стр с навесным оборудованием веса Gn величина Тс берется по справочнику, сопротивление подсчитывается только дополнительное, т. е.
WH — сопротивление инерции при трогании машины с места;
1^р — сопротивление грунта разработке; состоит из различных слагающих, зависящих от вида рабочих органов. Определяется в общем случае, как сумма сопротивлений резанию (рыхлению) H7lt перемещению срезанного грунта по рабочему органу впереди рабочего органа №73 (см. прилож. 7).
Для расчетов принимаем следующие обозначения: / — ширина захвата (резания), см; к —
глубина копания, см; Кр — удельное сопротивление грунта резанию (в среднем равное 1,5 кгс)см^; q — геометрическая емкость ковша, лс3; q„ — объем призмы волочения рыхлого грунта, лР; Н — высота наполнения ковша, м.
Используем усредненные величины значений коэффициентов трения, объемного веса грунта, углов захвата и резания.
Тогда при расчетах землеройно-транспортных машин можно принимать:
сопротивление резанию, кгс:
для неповоротных отвалов бульдозеров, ковшей скреперов
Wv = lhKP;
для поворотных отвалов бульдозеров Wy-O^TlhKp;
для отвалов автогрейдеров
W^O.STlhKp,
сопротивление перемещению грунта, кгс: для неповоротных отвалов
Ж = 3607п;
для поворотных отвалов
^ = 320^;
для ковшей скреперов
U72 = 1500///(/1+0,44/7);
где I, Я и Н в метрах;
для всех рассмотренных рабочих органов №,3=1350(?п.
Значительно точнее определение рабочих сопротивлений выполняется по методике А. Н. Зеленина (прилож. 7); принимаем дополнительно обозначения:
С — число ударов динамического плотномера для разрабатываемого грунта;
S — толщина зуба рыхлителя, см;
I - ширина резания (захвата), м;
F — площадь сечения стружки, см?;
Асж-удельное сопротивление сжатию стружки при вдавливании ее в ковш, заполненный грунтом кгс/см?.
Принимая, как и выше, усредненные значения коэффициентов и величин, входящих в формулы, получаем упрощенные соотношения для ориентировочных расчетов.
Для рыхлителей
Гр = l,5C/i]/S кгс;
для бульдозеров, автогрейдеров, ковшей скреперов
U/p^uC/i1 -35 (1 +2,6/)4-/7Асж+ ИОО^п кгс, где и — коэффициент (для отвалов бульдозера « 1,5; автогрейдеров ^0,3 и ковшей скреперов ^1,35).
Когда по характеристике машины и по расчетам известна возможная величина Т^, то при
вычислении IFS сначала определяют I^n, IFH; далее при определении 1^р предполагают полную загрузку рабочего органа разработанным рыхлым грунтом, последним определяют сопротивление резанию ИД и, соответственно, пределы возможных велйчин глубины разработки при определенной ширине захвата. Затем проверяют наличие соотношения
W^<TC<PO.
Подсчитывают сопротивления движению машины в транспортном положении:
^тр = Гп. tp + ^+U7b,
где И7П1Тр — сопротивление в установившемся движении, равное У7п.тр = С2 (/±0;
WB — сопротивление воздуха; при скоростях передвижения дорожных машин удельное сопротивление принимают 25 кг на 1 м? лобовой поверхности.
В любом случае найденные величины сопротивлений используются в расчетах, определяющих необходимую мощность двигателя и возможные рабочие скорости передвижения; в расчетах производительности машины при вычислении объема грунта, разрабатываемого в единицу времени или на протяжении рабочего цикла.
Имея заданные величины мощности двигателя и рабочей скорости машины, устанавливают значение преодолеваемого сопротивления 1К2, подбирают размеры рабочего органа и вычисляют глубину h разработки грунтов нужных категорий при разных уклонах пути. Величина и цикличность действия сопротивлений служат также для расчетов на усталостную прочность частей машины.
При необходимости выполняют схему распределения весов частей машины в продольной и поперечной плоскостях; определяют реакции грунта на движители и на рабочий орган машины; проверяют возможность создания необходимых вертикальных и горизонтальных усилий воздействия рабочего органа на грунт; статическую и динамическую устойчивость машины.
Составляют и рассчитывают схемы основных расчетных положений для расчетов на прочность. Производят прочностные расчеты, подробные — для разрабатываемого узла и ориентировочные — для других. Расчетные положения выбирают такие, при которых на рабочие органы или ходовую часть, на раму динамически воздействуют наибольшие нагрузки в их неблагоприятном сочетании. Величины этих нагрузок определяют в зависимости от установленной мощности двигателя, веса, тяговых свойств, скоростей движения машины с учетом приведенных жесткостей рассчитываемых групп, узлов, деталей.
В динамических расчетах часто рассматривается случай встречи рабочего органа с непреодолимым препятствием. При этом допускается производить расчеты по соотношениям для одномассовой системы и в предположении, что остановке предшествует буксование движителей. Расчет ведется на наибольшую силу:
Л^кс^о V cm-LGC[t(p — W„ кас, где t'o — начальная скорость в момент встречи с препятствием, км/ч;
с — приведенная жесткость, с^СуО^Су-^с^, где съ с« — коэффициенты жесткости препятствия и конструкции.
Расчеты теоретической производительности машин, видоизменяемые и детализируемые для каждого конкретного случая работ, могут производиться ориентировочно по таким формулам: для работ цикличного характера
= Л13/4*
где q — геометрический объем разработанного грунта за один цикл в рыхлом состоянии, м3;
К — коэффициент рыхления;
п — количество рабочих циклов в час;
для непрерывной работы
/У^ЮООЕс м3/ч,
где F — площадь сечения стружки грунта плоскостью, перпендикулярной движению машины, Л13;
о — рабочая скорость движения, км/ч. Разновидность этой формулы, с учетом площади выполняемых работ
Пп = 1000 (Z — а) у м^/ч,
где а — величина перекрывания двух смежных проходов, м.
На «линейных» работах, производительность в единицах длины обрабатываемой полосы (дороги):
П, = -с^ (1 — mid км/ч,
о — средняя скорость движения в работе, км/ч; т — число проходов по ширине полосы;
t — время на один разворот машины в конце обрабатываемого участка («захватки») в долях часа.
Эксплуатационная сменная производительность для любого вида работ в любых единицах измерения (ед.)
Псм = Пчасг<Лс ед /смен, где Пчас — теоретическая часовая производительность;
/с — число рабочих часов в смене;
Кс — общий коэффициент использования машины за смену.
В среднем для предварительных расчетов
ПСЧ = 6,5ПЦЧС. ед/смен.
Эксплуатационная годовая производительность Пг = Псмнс/(г ед/год,
где пс — количество рабочих смен в году;
Кг — коэффициент использования машины за год.
После выполнения перечисленных расчетов следует установить величины усилий, действующих на органы управления рабочими операциями, произвести расчеты систем, узлов и деталей управления.
Приведенный объем расчетов может быть сокращен при наличии большего количества исходных или дополнительных данных.
При расчетах машин для содержания дорог порядок расчетов подобен описанному выше, но в данном случае определяются индивидуальные для каждого типа машин вид и величина сопротивлений в работе, усилий, приложенных к рабочему органу и движителям.
В расчетах катков, где их движители производят работу и движение машины является рабочим процессом, суммарные рабочие сопротивления отличаются от транспортных в основном величинами скоростей движения, коэффициентами сцепления и сопротивления передвижению, давлением движителей на поверхность пути, величиной продольных и поперечных уклонов. Здесь может быть индивидуален также расчет устойчивости машины.
В расчетах одноковшовых экскаваторов другие особенности. Как правило, проектируемые ’ машины имеют прототип. Выполняя принципиальные расчеты, основные линейные (в том числе габаритные) размеры проектируемой машины и ее отдельных частей целесообразно определять ориентировочно по принятому в экскаваторо- строении соотношению подобия. Если задан, например, наибольший радиус копания RK, а у прототипа этот радиус равен R, то соотношение RJR^a определит основные линейные размеры частей проектируемой машины, т. е. размер проектный равняется размеру прототипа, умноженному на а.
В литературе [37] приводятся специальные соотношения в зависимости от таких определяющих величин, как объем ковша и общий вес экскаватора. Можно рекомендовать выполнять вычисления величин показателей одноковшовых экскаваторов в зависимости от емкости ковша (9) по соотношениям, выведенным Л. В. Зайцевым (ВНИИСтройдормаш).
Эти соотношения имеют вид:
величина показателя равняется К у q (значения коэффициента К приведены в прилож. 4).
Получаемые размеры и показатели должны соответствовать ГОСТ 9693—61 «Экскаваторы одноковшовые универсальные».
Примерный ход расчета таков:
определяются (проверяются) основные размеры экскаватора. Рассчитываются рабочие усилия, действующие на ковш.
Для предварительных расчетов сопротивлений в работе ковша экскаватора, по Н. Г. Домбровскому [37],
Wp=lhKK кгс,
где Кк — коэффициент удельного сопротивления грунта копанию (прилож. 7).
По методике А. Н. Зеленина [38],
Wp-uCF6 -35 (1 + 2,6/)-ШСсж + 1400^ кгс;
для ковшей стругов, драглайнов без зубьев коэффициент и = 1,35, с зубьями — 0,75; для прямых и обратных лопат то же, что для стругов и драглайнов, но в формуле последний член заменяется на РнИст, гДе ^н — усилие напора, р,ст — коэффициент трения металла ковша по грунту, примерно равный 0,6. .
Затем определяется нормальная составляющая сопротивления копанию Аюрм™0,21Гр.
Устанавливается цикличность работы, в зависимости от величин рабочих скоростей для экскаваторов данного типа и емкости ковша. Определяется мощность, затрачиваемая на копание и поворот экскаватора. Выбирается (проверяется) двигатель.
Выполняется поверочный тяговый расчет машины.
Производится статический расчет экскаватора, при необходимости — и динамический. При этом расчет проводится на устойчивость в работе, в передвижении с рабочим оборудованием и без рабочего оборудования. Если коэффициент устойчивости будет меньше допустимых значений, то определяется величина дополнительного контргруза или варьируется изменение расположения узлов машины.
Расчетные положения для определения устойчивости экскаватора даны в прилож. 5.
Расчеты на прочность выполняются, как правило, для проектируемых или измененных узлов и детален.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
Устанавливают исходные данные: стоимость машины (ориентировочно), общий вес ее, мощность, обслуживание (1—2 чел.), срок службы (прилож. 6), число рабочих смен в году (200— 300), оплату рабочей силы, стоимость горючего (бензин 68 руб./m, дизельное топливо — 46,2 руб./т).
Затем вычисляют расходы на 1 год; отчисления на амортизацию с учетом затрат на капитальные ремонты Л^2,2/<|!/Тр (руб.); расходы па содержание (парки, гаражи) — примерно 5% от строительной стоимости строения, при этом принимается площадь строения равной 1,5 габарита машины; удельная стоимость закрытых деревянных строений 2 руб./л3, навесов— 1,4 руб.Ли3; расходы на переброску к месту работы 6% от Кп.
Определяют расходы на 1 машино-смену: сумма годовых расходов, отнесенная к одной смене, руб./смен; затраты на техническое обслуживание — 20ч-30% в год или примерно 0,1 % в смену от стоимости машины; горючее примерно 1 кг!л.с. в смену (стоимость см. выше); стоимость вспомогательных материалов: на самоходные машины 0,5 руб., на тракторы 0,15 руб.; рабочая сила — по проекту.
Все перечисленные расходы суммируются.
Как. окончательный итог определяют основные показатели; стоимость машино-смены, руб./смей; наибольшую производительность в смену по расчету и по данным справочников; приведенную стоимость единицы продукции, руб./ед. прод.; трудоемкость выполнения работ, чел.-ч/ед. прод.; металлоемкость, вес/ед. ирод.; энергоемкость, л.е./ед. прод., или квтКд. прод. (если проводится сравнение с существующими средствами механизации, принятыми за эталон, подсчитывают соответствующую экономию) .
Предварительный расчет стоимости проектируемой машины (Кн) можно с достаточным приближением выполнить, основываясь на ориентировочном количестве деталей, входящих в комплект изделия, на их сложности и среднем весе деталей.
При этом допускается предварительная разбивка большой сложной машины на отдельные группы узлов, подсчет стоимости каждой группы с последующим суммированием итогов.
Расчет сводится к определению затрат на материалы и покупные изделия, на зарплату и косвенные расходы.
Стоимость покупных изделий (подшипников, двигателей, редукторов, колес и т. д.) должна определяться по соответствующим ведомственным каталогам и прейскурантам.
Стоимость основных материалов может быть определена по ориентировочным ценам за 1 т черного веса материалов на изделие, руб.:
стальуглеродистаяинизколегированная ПО
»легированная 120
литьестальное 250
»чугунное150
>бронзовое и латунноеН00
»алюминиевое600
Заработная плата на изготовление изделия (группы узлов) с деталями, обрабатываемыми
в большинстве по третьему классу точности, может ориентировочно вычисляться для индивидуального производства машины по табл. 3 (по данным А. Ф. Дергачева, обработанным автором).
Таблица 3
Число деталей в изделии (группе узлов)
Заработная плата (руб.) при среднем несе детали (яг)
0,5
1
2
3
5
10
До 60
15
21
30
42
60
34
» 100
35
49
70
98
140
196
» 150
70
98
140
196
280
392
» 200
ПО
154
220
308
440
616
» 300
250
350
500
700
1000
1400
Для изделий с деталями, обрабатываемыми в большинстве по 4-му классу точности, вводится поправочный коэффициент 0,75; по 2-му классу точности — 1,5.
По отношению к весу готовых конструкций усредненные коэффициенты, учитывающие отход материала для определения черного веса заготовки, могут быть в учебных проектах приняты: для сварных конструкций — 1,1; для деталей механической обработки из черного металла и алюминиевого литья — 1,4; из бронзового литья — 2.
Как правило, в размере 10% от суммы основной зарплаты добавляются затраты на дополнительную заработную плату.
К сумме затрат на основную заработную плату и дополнительную добавляется для расчета 5% отчислений на соцстрах.
Косвенные расходы (на содержание оборудования, общецеховые и общезаводские) исчисляются в среднем в размере 250% от основной зарплаты. Окончательная общезаводская стоимость изделия подсчитывается, как сумма перечисленных затрат.
Предварительные технико-экономические расчеты могут не всегда подробно выполняться в каждом проекте. К задаче следует подходить дифференцированно, с учетом общего объема и сложности проекта.
Так, по данным [34], можно принимать для расчетов стоимости проектируемой машины усредненные величины удельных показателей. Для каждой укрупненной группы изделий, входящих в машину, приведем в числителе стоимость материала на 1 т чистого веса конструкций в руб., а в знаменателе трудоемкость на 1 m чистого веса в чел.-чл
простые сварные конструкции . . . 70/200
простые детали механической обра
ботки 90/300
шестерни, редукторы 150/600
автоматические, в том числе, гид
равлические, а приближенно и
электрические устройства . . . 600/2000
Здесь условно принято производство проектируемых машин мелкосерийное в количестве 100 шт. При количестве выпускаемых машин в 10 шт. можно вводить поправочные увеличивающие коэффициенты к материальным затратам 1,3, к трудовым затратам 1,6. Заработная плата принимается в среднем в размере 0,4 руб./чел.-ч.
Косвенные расходы принимаются в указанном выше размере.
ГЛАВА IV
ПРИМЕРЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МАШИН
Ввиду сокращенного объема пособия расчеты приводятся не по всем пунктам указаний главы III и проектные решения иллюстрируются не полным составом чертежей курсового проекта. Данные примеры работ студентов при учебном проектировании дорожных машин являются не оптимальными, а технологически и конструктивно возможными решениями.
Проектанты должны пользоваться атласами чертежей соответствующей тематики, в которых содержатся в упрощенном виде заводские чертежи существующих машин в виде образцов конструктивных и проектных промышленных разработок.
$11. РЫХЛИТЕЛЬ
Задание. Спроектировать рабочее оборудование навесного рыхлителя плотных и мерзлых грунтов (рис. 17) на промышленном образце трактора Т-550 (на тракторе подвешен бульдозер). Исходные данные: номинальное тяговое усилие трактора Тн = 35 тс; наибольшая глубина рыхления I м; расстояние между зубьями 800 лмц количество зубьев 3 шт.; рабочая скорость передвижения 3 км{ч, управление гидравлическое.
Разработать раму и управление ее подъемом — опусканием.
Подвеску рамы выбираем трехшарнирную (трехточечную) ввиду ее простоты конструкции. Раму конструируем для установки на ней от одного до трех зубьев. Для укрепления зуба под нужным углом к плоскости рамы в зависимости от глубины рыхления предусматриваем перестановку пальца в отверстиях. Рама (рис. 18) из листовой стали ст--20 мм имеет проушины для соединения с трактором, гидроцилиндрами управления и для крепления зубьев. Для жесткости между проушинами приваривают трубы диаметром 300 мм. К раме трактора прикрепляют два кронштейна, к которым шарнирно присоединяются гидроцилиндры.
В процессе работы на зуб рыхлителя (без толкача) действуют следующие нагрузки: горизонтальная составляющая сопротивления грунта Rx
R^T^r-^^^-^-IO тс,где /(т — коэффициент использования тяговогоусилия;
Кд — коэффициент динамичности;
вертикальная составляющая R,, действующая вверх или вниз (заглубление или выглубление), определяемая с учетом /<д=1,5;
боковая составляющая, равная
Яу = 0,4ДДт=11,2 тс,
или с учетом Кд=1,2
^=1,2-11,2^13,5 тс.
Усилие заглубления Rz (рис. 19) определим из условия вывешивания задней части трактора на зубе рыхлителя:
G6=4,5 тс — вес бульдозера; GTP = 30 тс — вес трактора; Gp —6,0 тс— вес рыхлителя.
2Л1а=0, по этому соотношению
В бтр/] бб^з+бр (Д + /д)
30-204 — 4,5-1,53+6 (4,42+2) „
4,42+2,15
С учетом коэффициента динамичности Rz = = 13,9-1,5 = 20,8 тс. Определим усиления вы- глубления рыхлителя Rz (рис. 20).
По уравнению УЖ-О находим
р' 6f, (Z2 + L — б) + бтр Це — /7) Gp (Z?+Z3)
_4,5 (1,53+4,42 —0,67)+ 30 (2,38 —0,67)— 6 (0,67+2) “(0,67+1,67)
^25,2 тс;
с учетом коэффициента динамичности R2 = -25,2-1,5^38 тс.
Определим опорные реакции в шарнирах крепления зуба (рис. 21). Принимаем, что нагрузки приложены на конце зуба; на центральный зуб при максимальной глубине рыхления действуют максимальные величины RK, Ry и половина от максимального значения Rz.
Сила 0,5RZ воспринимается опорой Д что обеспечено посадкой пальца в отверстии.
В плоскости XOZ У Д4В = 0, тогда
RxL^0,5Rzl4 70-1920+0,5-38-780 ~
~ h ~720
^206 тс.
7 б 11121231098S7 б 11121231098SРис. 17. Общий вид рыллшеляРис. 17. Общий вид рыллшеля22802280
7 б 11121231098S
7 б 11121231098S
Рис. 17. Общий вид рыллшеля
Рис. 17. Общий вид рыллшеля
2280
2280
wauiirxHd I’my ■§{ ‘oiywauiirxHd I’my ■§{ ‘oiy13101310
wauiirxHd I’my ■§{ ‘oiy
wauiirxHd I’my ■§{ ‘oiy
1310
1310
Заполнение граф основной надписи чертежана рис. 17
1 ■— Рыхлитель. Чертеж общего вида; 2 — ДМ. Р.00.000 ВО; 4 — Э; 7—1; 8 — 2
Техническая характеристика
Тип рыхлителя навесной
Базовый трактор Т-550
Тяговый класс трактора, тс . .35
Наибольшая глубина рыхления,
м 1,0
Количество стоек, шт 3
Рабочая скорость при рыхлении, км/ч ...........3
Управлениегидравличе
ское(гидросисте-ма трактора)
Данные гидросистемы базового
трактора:
производительность, д/мин -100
рабочее давление, кгс/см? .100
Перечень составных частей
О
(8
8
К
Обозначение
Наименование
5
с ®
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
01.000
02.000
03.000
04.000
05.000
00.001
00.002
00.003
Сборочные единицы
Кронштейн
Гидроцилиндр
Кронштейн
Стойка
Рама
Детали
Палец
Штифт
Ось
Стандартные изделия
Гайка М90х2—011
ГОСТ 7792—62
Гайка М35х3—050
ГОСТ 5915—62
Шплинт 4x30
ГОСТ 397—66
Шпилька М36Х150А—10
ГОСТ 2001—38
2
2
1
3
1
8
8
1
2
48
8
24
S £
5
1 с
ДМ.Р.00.000ВО
Разраб.
Рыхлитель Чертеж общего вида
Лит.
Лист
Листов
Пров.
Э
2
2
Рук.
Н. контр.
ИнетКаф
Студ. группа
Утв.
Заполнение граф основной надписи чертежана рис. 18
/—Рама. Сборочный чертеж; 2— ДМ.Р.05.000 СБ;
4 — И; 8 — 1.
Слеп ификация
е
с
Обозначение
Наименование
£
С §
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
II
12
13
14
15
16
17
18
ДМ.Р.05.000 СБ
05.001
05.002
05.003
05.004
05.005
05.006
05.007
05.008
05.009
05.010
05.011
05.012
05.013
05.014
05.015
05.016
05.017
05.018
Документация
Сборочный чертеж Детали
Накладка Накладка Щека Скоба
Труба Щека Ребро Накладка Втулка Накладка Накладка Накладка Кольцо Ребро Накладка Труба Кольцо Щека
1
1
2
И
2
2
2
2
2
2 о
2
4
2
4
1
4
2
Е
м
Kt О с:
ДМ. Р. 05.000
Разраб.
Пров.
Рук.
Рама
Лит.
Лист
Листов
И
1
И. контр.
Утв.
—
—
ИнетКаф
Студ. группа-
1
Так как 2Мд=0, то
о^щ-^+ад+о^л,
19(780 — 690)+70-1200+0,5-38-690
=-—^136 тс.
720
В плоскости YOZ ^Мв = 0, тогда
-RyL13,5-1920.
—^35,4тс.
уIt720
2^ = 0,отсюда В ^.А — R = 35,4 — 13,5 =
= 21,9 тс.
Расчет зуба. На центральный зуб при максимальной глубине рыхления действуют максимальные величины RX1 R„ (см. рис. 21) и половина от максимального значения R2. Rz учитывается
Геометрическая характеристика сечения 1 — 1Геометрическая характеристика сечения 1 — 1Г^~405 ^з,я 6Г^~405 ^з,я 6
Геометрическая характеристика сечения 1 — 1
Геометрическая характеристика сечения 1 — 1
Г^~405 ^з,я 6
Г^~405 ^з,я 6
неполностью в связи с тем, что при значении вертикальных нагрузок на зуб, близких к максимальным, значительно уменьшаются тяговосцепные качества базового трактора.
№ _^40= /j _ 12^^2370 с^3;
у 640г/
Изгибающий момент в сечении в плоскости ЮХ равен М^/^Л+0,5^=70 000-120+0,5х X 3800 - 69 « 9 710 000 кге • см;
°i°i= М±= 9710000 = 4100,.У- 2370= М±= 9710000 = 4100,.У- 2370Рис. 20. Схема выглубления рыхлите; яРис. 20. Схема выглубления рыхлите; я
°i
°i
= М±= 9710000 = 4100,.
У- 2370
= М±= 9710000 = 4100,.
У- 2370
Рис. 20. Схема выглубления рыхлите; я
Рис. 20. Схема выглубления рыхлите; я
Изгибающий момент в плоскости YOZ
Мй = Н^^ 13,5-120-1000= 1 620 000 кге-см;
М2 1 620 000.
о„=—=—4000 кге см2;
Wx 405
0^=0!+О2=4100+4000 = 8100 кге[см2.
Зуб изготовляется из марганцовомолибденовой стали с пределом прочности порядка 14 000— 18000 кге [см2.
Рассмотрим сечение II—11.
Моменты сопротивления определятся
U7 =^12! = 540 см3;
v 6
^19^1^257 смз.
6
Площадь сечения Г = 9-19=171 см2.
Изгибающий момент в плоскости X0Z^n^Rxk^ 25° 4-0,5^1 cos 25° == 70-410-0,4226+19-410-0,9063^
^19 200 тс-мм= 1 920 000 кге-см.
Изгибающий момент в плоскости YOZ
ММг =RyLa = 13 500 - 41 554 000 кге-см.
Сжимающая нагрузка
S = Rx cos 25° — 0,57?г sin 25° = 70 - 0,91 —— 19-0,423^55,3 mc^55 300 кге.
Напряжение в сечении 11 — 11 определится по формуле
A1// M/fS_ 1920000 554 00055 300 _
°1ГГ — 540 + 257ЙГ “
= 6020 кге/см2.
Выбор гидроцилиндров и насоса. Наибольшее усилие создается при действии на зуб максимальной составляющей Rx (см. рис. 19).
Предполагаем плечо приложения этого наибольшего усилия при работе в мерзлых грунтах /-/м=1,0 м. Большее плечо приложения горизонтального усилия возможно при рыхлении на большую глубину, что возможно в немерзлых грунтах, где величина динамической нагрузки будет значительно меньше.
Таким образом, по соотношению плеч действия сил Pu = Rx=70 тс (на два цилиндра). По справочнику [32] выбираем цилиндры с креплением
на проушине -с демпфированием, шифр гидроцилиндра 1-220x1250 (диаметр £> = 220 мм, ход = 1250 мм, максимальное расчетное усилие на штоке 38 тс). Объем масла, поступающего в цилиндр при заглублении,
V = ^7.12,5 = 3’14‘222 -12,5^4750 см3. ц 4 4
Ввиду значительного объема масла, подаваемого в один цилиндр, подбираем насос производительностью Q = 410 л/мин (марки УРС-10,
Соответственно, момент инерции равняется/х=Ы-^^2^__58 /ОО см1.
22
Сечение II—/7 коробчатое равностенное, размеры показаны па рис. 22. Момент инерции
тогда толщина листа стенки
/ 16\
463 3- 4-1
\ 46У
58 700 - 6
1,8 см.
Принимаем 6 = 20 мм.
Проверим сечение I — 7: на срез
где F — площадь сечения без учета наваренных шайб, равная примерно 54 см~,
на смятие
Сем =
35 ооо
0,5 Рц
Щ1Ь
54
650 кгещл^-,
35 000
2-10-2
^880 кгщсмЧ
Рас. 22. Схема кронштейна рамы рыхлителя
Из условий наибольшего возможного нагружения металла на смятие в нижнем отверстии крепления зуба определим диаметр этого отверстия dn (диаметр пальца).
Допустимое напряжение [о] принимаем
аксиально-плунжерный, установленный на тракторе ДЭТ-250 с рыхлителем).
Время полного опускания зуба с помощью двух цилиндров, при величине объемного к. и. д. ~0,95, равно
,Нг 24750-2 л.
z = —= ^0,025 мин —1,о сек.
Q-WO) 410-103-0,95
Определим необходимую толщину 6 стальных листов, из которых сварена рама. Проведем расчет опасного сечения II — /7 проушины (кронштейна рамы) на изгиб от наибольшей силы Рц (рис. 22). Изгибающий момент в сечении определится по формуле
Л1-Дг50 = 70 000-50 =3 500 000 кгс-см.
Принимая это нагружение за случайное, берем значение коэффициента запаса, равное 1,4. Материал Ст. 3, допустимое напряжение
1ст] = —г = —^1370 кгс;см3.
1,41,4
Необходимый момент сопротивления
№3500000 Ог з
1их = —;—- .^2550 см/.
1,15
2200
1,15
1900 кгс/см\
В месте крепления пальца щеки проушин усилены приваренным стальным листом (6 = 3 см). Таким образом, суммарная толщина металла в отверстии 6v=5 см. Определим dn;
206 000
2-1900-5
^ 1 1 СМ.
Принимая dn=12 см, проверим напряжение т на срез в металле пальца:
4г2-0,785-^
206 000™, ,
^920 кге смг. 2-0,785-12-
Напряжение на изгиб при расстоянии между опорами (парными проушинами), равном примерно 10 см, определится
2-0,1-^
206 000-10
2-0.I-123
6000
кгЩсм?.
Предел текучести металла пальца должен быть не меньше
ат>6000 • 1,15 = 6900 кгс^см3.
Выбираем сталь 40Х с пределом текучести ат = 80 кгщмм2-.
Схема запасобки канатобСхема запасобки канатобРис. 23. Общий иид бульдозерного оборудованияРис. 23. Общий иид бульдозерного оборудованияСхема хебедкип1Схема хебедкип1** 4** 4
Схема запасобки канатоб
Схема запасобки канатоб
Рис. 23. Общий иид бульдозерного оборудования
Рис. 23. Общий иид бульдозерного оборудования
Схема хебедки
п1
Схема хебедки
п1
** 4
** 4
БУЛЬДОЗЕР
Задание. Спроектировать бульдозер на тракторе Т-140, приняв за основу бульдозерное оборудование Д-290, и применить принудительное управление заглублением отвала с помощью канатно-блочной системы.
Исходные данные: отвал поворотный 7=4,45 At, Нотв= 1,2; угол установки в плане 60—90°; угол резания ножа — 60°; высота подъема отвала не менее 0,5 м; глубина опускания отвала не менее 0,2 м; вес трактора бт=15 000 кг.
При проектировании предусматривается возможность установки на тракторе специальных лебедки и канатно-блочного оборудования вместо системы управления бульдозера Д-290 (рис. 23).
Заполнение граф основной надписи чертежа на рис. 23
1 — Бульдозерное оборудование. Чертеж общего вида;
2 — ДМ.БО.00.000 ВО; 4 — Э; 7 — 1; 8 — 2
Перечень составных частей
F-
Си
го
о
со
О
С
Обозначение
Наименование
О
5
ГО
2
С 2
Сборочные единицы
1
01.000
Отвал
1
2
02.000
Механизм подъема и заглубления
1
3
03.000
Раскос левый
1
4
04.000
Раскос правый
1
5
05.000
Рама универсальная
1
6
06.000
Лебедка
1
7
00.010
Раскос
2
8
00.020
Башмак
2
В составе расчетов приведем определение действующих усилий в работе и необходимые вычисления применительно к схеме и конструкции механизма подъема — опускания отвала.
По данным справочника [32], сцепной вес бульдозера GCU«1,2GT= 18 000 кг, тогда наибольшее тяговое усилие по сцеплению равно
7'сц = (7сц(р = 18 000-0,7 = 12 600 кгс.
(Предполагаем, что здесь учтены потери на сопротивление передвижению гусениц трактора.)
Рис. 24, Расчетная схема бульдозера
Наибольшее возможное тяговое усилие по двигателю равно
D М-75-Т]140-75-0,8 юллл
Р1 =— ^ 12 000 кгс.
у0,7
Для возможности выполнения поверочных кинематических и прочностных расчетов (здесь не приводим) определяем ориентировочные величины вертикальной и горизонтальной составляющих сил сопротивления на отвале (рис. 24), при обычной работе [32]
l¥p=Pz = 0,77^ « 8820 кгс,
R2^RX^ 17° «0,3-8820 «2650 кгс.
По литературным данным расстояние центра тяжести бульдозера от оси ведущей звездочки гусеницы d=l,5 At. Высота расположения линии действия Rx над опорной поверхностью
А—0,17//ОТВ=0,17.1,20,2 м.
Координаты центра давления машины на грунт в общем случае работы равны
x=(Gcud^-RA — RJi}: (6СЦ + R2) =
= (18 000-1,5+2650.5,5- 8820-0,2):20650
1,45 м,
где dx« 5,5 м; центр давления лежит на расстоянии от середины опорной поверхности меньше, чем 1/6 длины опорной поверхности [32], что допустимо.
Определение усилий ведем для трех расчетных случаев.
В процессе заглубления в движении трактор вывешивается на отвале (реакция 5=0), тогда
/?,=GT—= 15000-—=4100 кгс.
2 dx5,5
Для заглубления (случай нагружения I) 5=1,16-4100^4750 кгс.
Полиспаст запроектирован четырехкратный.
Суммарную жесткость препятствия и навесного оборудования (с) определим по данным таблицы справочника [32], считая жесткость оборудования с2 ~ 15 000 кгс/см, препятствия — сг 850 кгс; см.
сгс2 850-15 000,
с = - — ^800 кгс см.
с1+с2850+15 000
Рабочая скорость движения о = 2,5 км^ч^ ^ОД м^сек,
Rx = VG№ — ^г)ф+у 1/13 500-0,7+
У 981
+70 iZ^-^-SOO ^ 18 000 кгс.
У 981
В процессе выглубления отвала в движении трактор вывешивается на отвале (реакция Л = 0), при этом
R =„G ^Дд^^, 15 000—^9000 кгс;
2lc2,5
р = т^.5=12 600+8400 = 21 ОООкгс.
А с У 981
На той же рабочей скорости и=2,5 км}ч= =70 см!сек бульдозер внезапно уперся незагруженным отвалом в жесткое препятствие, гусеницы забуксовали. Препятствие — кирпичный фундамент, коэффициент жесткости сг = = 18150 кгс; см; суммарная жесткость
J8J50J5000 ^825()
18150+15 000
^-Гс+оЧ/ ^S-C-12600+
л с У 981
+70 1 /-1—--8250^37 500 кгс;
" У 981
Два первых случая можно отнести к действию постоянных и случайных нагрузок, третий — к действию аварийных.
Механизм подъема — опускания отвала (рис. 25). Наибольшее усилие на брусе (штанге) механизма в каждом случае определяется по соотношению плеч действия R2 и S относительно точки О (см. рис. 24).
Пренебрегая в первом приближении виецент- ренностью действия силы S и некоторым наклоном линии действия к вертикали, получим
S-^-R.= l,16Rr
3,8 2
Заполнение граф основной надписи чертежа на рис. 25
/ — Механизм подъема и заглубления. Чертеж общего вида; 2 — ДМ.БО.02.000 ВО; 4 — Т; 7 — 1; 8 — 3
Перечень составных частей
е
О
СП
8 с:
Обозначение
Наименование
О й
i о
С X
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
02.010
02.020
02.030
02.040
02.002
02.003
02.004
02.005
02.006
02.007
02.008
Сборочные единицы
Штанга
Подшипник седловой
Портал
Обойма
Детали
Ось
Шайба
Кольцо
Кольцо пружинное
Блок
Ригель
Ось
Стандартные изделия
Масленка I-A1 ГОСТ 1303—56
Болты ГОСТ 7798—62:
Мб х 14—011
М16х45—ОН
Гайка MI6—011
ГОСТ 5915—62
Шайбы пружинные
ГОСТ 6402—61:
6Н65Г
16Н65Г
Шплинт 4x50—011
ГОСТ 397—66
Канат 13,5—180—1
ГОСТ 2688—55
Роликоподшипник 2308 ГОСТ 8328—57
1 1
1
2
1
5
20
20
10
6
1
5
12 4
2
12
4
1
2
10
5
я
г
5
2
о к
ДМ. БО. 02.000 ВО
Разраб.
Меха- низм подъема и заглубления - Чертеж общего вида
Лит.
Лист
2
Листов
2
Пров.
Рук.
—
Т
—
И. контр.
Утв.
—
—
ИнетКаф
Студ. группа
Рис. 25. Механизм управления отваломРис. 25. Механизм управления отвалом
Рис. 25. Механизм управления отвалом
Рис. 25. Механизм управления отвалом
10 4404010 440401500 кгс/см?1500 кгс/см?
10 440
40
10 440
40
1500 кгс/см?
1500 кгс/см?
Усилие па одной ветви каната
5^^2^1200 кгс.
4
Для процесса выглубления (случай нагружения II)
5 = 1,16-900010 440 кгс.
<SL — 2640 кгс.
По данным справочника [32J, запас прочности каната для дорожных машин рекомендуется обычно >-7; можно предположить, что наибольшее тяговое усилие (5макс) дано [31] для аварийной нагрузки каната диаметром d=13,5 мм лебедки Д-269, так как запас прочности равен
*5разр 979а^ 2g
^макс 2300
Для работы проектируемой лебедки следует считать случай нагружения II аварийным; разрывное усилие каната можем подобрать с запасом прочности подобно лебедке Д-269:
5ра3р = 2640-4,2511 300 кгс;
если выбираем канат ^=15 мм марки 15-160-1 ГОСТ 2688—55 с разрывным усилием, равным 11700 кгс, то запас прочности для случая I равен
Ч™«9,75;
1200
для обычной работы бульдозера, когда5=1,16-2650^3070 кгс„3070
и соответственно 5Х =^ 770 кгс,
4
запас прочности равен
И™ «15.
770
По-видимому, можно выбрать канат, применяемый на лебедке Д-269, диаметром d=13,5 мм марки 13,5-180-1 ГОСТ 2688—55 с разрывным усилием 5ра3р = 9795 кгс, тогда запасы прочности (по соотношению 5Разр/5Макс) равны для обычной работы 12,5; для случая I 8; для аварийного случая 11^3,7.
Следует учесть также возможность пробуксовки фрикционной муфты лебедки до возникновения усилия аварийной величины.
Принимая окружную скорость на барабане (как на лебедке Д-269) и=1,75 м/сек, получим скорость подъема — опускания отвала 1 75
~ 0,44 м/сек, что допустимо.
Конструкцию бруса (штанги) механизма подъема— опускания назначаем квадратного полого сечения из двух швеллеров № 10, усиленного наваренными полосами толщиной 6=6 мм (после механической обработки).
Определим приближенно момент сопротивления относительно каждой из осей, проходящих через центр тяжести сечения.
Размеры сечения: 10x10 см, суммарная толщина каждой стенки 6v = 1 см. Тогда момент сопротивления сечения IF = 4/3 ■ 102 - 62 130 си3.
Площадь сечения
Fs ^.-4-10-1=40 си2.
Наибольший изгибающий момент
44 = 5-15=10 440-15+157 000 кгс/см.
Сжимающая сила 5=10 440 кгс. Суммарное напряжение
М . S 157 000 ау=—— =
^ W F 130
для Ст. 3 допустимо (нагрузка аварийная).
Остальные прочностные расчеты следует выполнять, руководствуясь величинами найденных нагрузок. В расчетах рабочего оборудования учитывается внецентренное приложение нагрузок на отвале.
Для установления возможности работы в грунтах III категории определим сопротивления в работе.
Предварительно подсчитаем объем ^п грунта в призме волочения при наибольшем заполнении отвала высотой Яотв
<rs
где К\ — для связных грунтов ~0,85 [28], тогда
1,28-4,45„ о 3
<7п =——3,8 м\
42-0,85
Сопротивление IFp^^+^+IFg;
найдем IF2 и IF3:
IF2 ^320-рп = 1200 кгс;
IF3^ 1350-^ = 5100 кгр.
До определения величины ^ вычислим сопротивления перемещению машины в установившемся движении.
Ввиду того что в данных расчетах величина номинального тягового усилия на крюке не используется, а все усилия вычисляются по сцепному весу, сопротивление передвижению машины на горизонтальном участке пути определится так:
IFn=CcJ=18 000-0,1 = 1800 кгс.
Принимая величину тяги « 12 000 кгс, получим Гх = 12 000 — IF3 - 1F3 — lFn ^ 4000 кгс,
отсюда глубина копания п —1— ^ 7 см.
0,87/Кр
Таким образом, работа возможна с резанием на глубину в среднем 7 см.
Рис, 26, Лонжерон автогрейдера Д-144
сл
Заказ Ne 77
Рис. 27, Проектное решение лонжерона автогрейдера
Рис, 28, Рама (сварка) автогрейдераРис, 28, Рама (сварка) автогрейдера
Рис, 28, Рама (сварка) автогрейдера
Рис, 28, Рама (сварка) автогрейдера
§13. АВТОГРЕЙДЕР
Задание. Модернизировать автогрейдер Д-144, улучшив его основную раму, изготовленную из швеллера № 24.
Исходные данные: мощность двигателя М= = 100 л. с; вес машины G=13,4 т; сцепной вес Gcu = 9,4 т; база продольная 5=5,8 лг, ширина колеи 6=2,0 лг, радиус катания г = 0,6 м.
Заполнение граф основной надписи чертежана рис. 27
/ — Балка правая; 2—ДМ .АГ.01.002;
3 - Швеллер - ^ОСД5267--63_. . _ И; 5_250;8_1 Ст. 3 ГОСТ 535—58
Заполнение граф основной надписи чертежана рис. 28
/ — Рама. Чертеж общего вида; 2—ДМ.АГ.01.000ВО;
4 — Т; 7 — 1; 5 — 2
Перечень составных частей
разработка обосновывается расчетами с построением соответствующих схем и эпюр нагрузок.
Сначала нужно выбрать расчетные случаи работы по литературным или заводским данным. Затем дать расчетную схему, обосновав ее конструктивными особенностями рамы и схемами нагружений, найти величины действующих усилий и моментов в опасном сечении для выбранных случаев нагружения.
Одновременно следует разработать рабочий чертеж проектируемой балки (рис. 27) и затем вычертить сварной узел рамы автогрейдера (рис. 28). После этого работа над проектом завершается обычным порядком.
Для выполнения основных поверочных расчетов рамы вычерчиваем схему (рис. 29), единую для расчетных случаев нагружения.
Обозначе-ние
Наименование
Детали
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
01.001
01.002
01.003
01.004
01.005 01.006
01.007
01.008
01.009
01.011
Пластина Балка правая Накладка верхняя Накладка нижняя Кронштейн Распорка Балка левая Накладка угловая Распорка Пластина
1
1
1
1
1
1
1 2
1
1
Рис. 29. Расчетная схема автогрейдера
Здесь не приводятся предварительно выполняемые поверочные тяговый, кинематический расчеты и чертеж общего вида.
Для выполнения задания нужно разработать конфигурацию рамы так, чтобы в противоположность заводскому чертежу (рис. 26) осуществлять изгиб балки (лонжерона) одновременно только в одной плоскости и сохранить во всех участках балки вертикальность стенки швеллера и перпендикулярность к ее плоскости полок в любом нормальном сечении. Конструктивная
Принимаем обозначения.* Рп — сила инерции массы автогрейдера, приложенная в центре тяжести (ц. т.) машины; RX1 R^ Rz — реакции грунта, приложенные условно к переднему углу режущей кромки; Х12, К12, Z]a и Z', Y' — реакции на ведущих и ведомых колесах; F12 и F' — силы сопротивления перекатыванию колес; X, Y, Z — реакции в шарнире крепления тяговой рамы.
По чертежам машины из атласа [49J и по справочным данным [31] имеем величины:
Я = г+0,5«1,1 ли;
5 = 0,3-5^1,74 м;
/ ^ 2,6 jw; d=c ^ 1 м;
/г ~ 1,8 л^
По литературным данным определяем место расчетного сечения 1 — 1 и намечаем случаи нагружения рамы.
Геометрические характеристики расчетного коробчатого сечения. Высота А = 26 см, ширина 5 = 30 см; толщина вертикальных стенок 6=1 см, толщина горизонтальных полок 6Х = 2 см; площадь сечения Fc 160 см2.
Моменты сопротивления:
30-263—28-223,
It? = ^ 1480 см3;
у6-26
26-303-22.283 _ 2050 смз *6-30
Ц7кр = 2(А — 6)(5 —6)6 = 2.25-28-1 « 1400 см3.
Проверку прочности выполним в двух случаях нагружения.
Случай 1. В конце прохода по резанию грунта правым передним краем ножа-отвала задние колеса забуксовали в глубоких колеях на месте; передний мост вывешен. Относим это положение к совместному действию постоянных и случайных нагрузок.
Определим действующие усилия [32]:
Ри ~ (^дш, - 1) Gcll<p=(1,2 - 1).9,4.0,7 ^ 1,6 тс;
■^12 = ^сцф^^б тс;
F13 = Gcu/ = 9,4-0,2=l,88 тс;
Г=0; Z' = 0; Г = 0;
Rx= — (Х12+Ри — Р\А - —6,32 тс;
R gl+p«h ~5 26
2в —а
Ry = Rx ctg (qct + 35°) = 6,32 ■ ctg 65° ^ 3 me, где qct — угол трения грунта по стали, определенный по соотношению tgQCT=P-cT ~ 0,6.
Нагрузки, действующие на раму в точке 0:
X = Rx =—6,32 тс;
„ RzG — ^ — Rxc 5,25-1,6 —6,32-1 о z=;”2mc;
—Ф 6,32-1+3.1,6,
У-;4,3 тс.
Моменты и силы в расчетном сечении:
М2 = Х (h — с) — Z^-6,32-0,8 — 2-2,60;
Alv = y7=4,3-2,611 тс-лц
MKP-R,h+R.-у=3-1,8+5,25-1-10,65 тс-м.
Сжимающая сила А=6,32 тс.
Нормальные напряжения n М, 1 100 000/ 2
<j,=0; а = —=—^ 540 кгссмЧ
2 v W2 2050'
от сжимающей силы
ас = А/РС = 632 000/16040 кгс/см*.
Касательное напряжение
т=Мкр/Гкр= 1 065 000/1400 ^710 кгс^см3.
Суммарное наибольшее напряжение
ох = |/(оу + ос)2 + 3т21360 кес^см?.
Для стали марки Ст.З допустимое напряжение
[а] = огт/1,4 = 2200/1,4 ^ 1560 кгс/см3 > ц2 .
Случай 2. Машина движется на высшей рабочей скорости п = 6 км/ч ^ 166 см/сек, нож слегка приподнят над грунтом и почти не загружен, угол (е) его установки в плане не менее 60°; происходит внезапная встреча ножа (в его средней части) с жестким препятствием, колеса забуксовали. Случай считаем аварийным.
Определим действующие усилия (жесткость с см. [32]):
Рн = и 1/^7=166 1 /1750--25,4 тс;
кУ981’
А-РЛ А12-РН - -/;12-Р'~ 29,32 тс;
RZ=Q; /? = /?.,. ctg (рст+60°)0;
Мг=Х(й-с) = 29,32-0,8^23,4 тс-м;
2 340 000у 2
о=~ 1580 кге см\ 21480
29 3209
ас =« 180 кгс{см^;
ог а2 + ос —1760 кгс{см\
г , стт 2200. „
1900 Keeled >П2.
1,15 1,15
Проверка сечения на усталостную прочность (обозначения см. на стр. 26).
Расчет ведем для случая 1 с некоторым запасом, так как здесь учтены случайные нагрузки _ ^макс /^т
где стмакс = о2 = 1360 кгс{см\
а — коэффициент режима работы, а 1.
Для определения у имеем величины: коэффициент асимметрии цикла по экспериментальным данным ^ 1,4; эффективный коэффициент концентрации напряжений равен 1,4 (см. прилож. 3). По таблице указанного приложения для этих коэффициентов у = 0,9, тогда ораСч= 1360/0,9 ^ 1500 кгс!см2, что допустимо,, так как ®расч 81 <7Т/1,4.
Рас. 30, Общий вид скрепераРас. 30, Общий вид скрепера
Рас. 30, Общий вид скрепера
Рас. 30, Общий вид скрепера
СКРЕПЕР
Задание. Разработать проект прицепного скрепера емкостью 9-2,5 м2, двухосного, с принудительной загрузкой. В качестве исходных используются материалы, опубликованные в журнале «Строительные и дорожные машины», 1968 г. № 3.
Скрепер предназначен для послойной разработки грунтов до II категории включительно, не содержащих крупных каменистых включений; перемещения грунта на расстояние до 500 л, отсыпки и разравнивания грунта.
Загружается скрепер при помощи скребкового элеватора, приводимого в действие гидромотором. Разгрузка — свободная, поворотом (опрокидыванием) ковша относительно рамы.
ковша. В последней имеются места присоединения для гидроцилиндров подъема и опускания рабочего органа, для гидроцилиндров опрокидывания ковша, а также места крепления элеватора.
Набор грунта в ковш происходит во время движения скрепера (рис. 31).
При помощи гидроцилиндров опускания и подъема рама ковша поворачивается вокруг оси задних колес и ножи, прикрепленные к подножевой плите силовой рамы, начинают заглубляться в грунт. Загрузка ковша производится элеватором, который включается оператором при опускании рамы ковша. После набора грунта передняя часть рамы поднимается посредством двух гидроцилиндров.
/ Рама и ковш опущены , элеватор работает (загрузка)
В Рама поднята 6 транспортное паложзние, ко8ш повернут б верхнее положение, элеватор не работает (выгрузка).
Рис. 31. Схема установочных положений скрепера-
I — загрузка —рама и ковш опущены; элеватор работает; Н — выгрузка — рама ь транспортном положении, ковш повер-нут в верхнее положение; элеватор не работает
Тягач — гусеничный трактор Т-40А, мощность двигателя 50 л. с.; наибольшее тяговое усилие Т=2000 кге; скорости движения: рабочая во время загрузки ир^ 1,4 км/ч ^ 23 м/мин; транспортная с грунтом — ит« П.З/сл/ч. Вес скрепера без грунта G ^ 3200 кгс. Наибольшая глубина опускания ножа ниже опорной плоскости—^ см. Ширина захвата /=2,0 м. Управление — гидравлическое. Размер колес на пневмошинах 260—20.
Тяговая рама скрепера (рис. 30) посредством шарового шарнира крепится к передней оси, которая при помощи дышла присоединяется к трактору. К тяговой раме шарнирно крепится рама
После транспортировки скрепера выгрузка грунта производится при помощи гидроцилиндров опрокидывания ковша. Ковш поворачивается вокруг оси, на которой он крепится к раме, и грунт под собственным весом высыпается из ковша. Элеватор в это время разгрузке не мешает. Гидроцилиндры подъема и опускания рамы по время разгрузки находятся в запертом положении.
После разгрузки ковш при помощи гидроцилиндров опрокидывания возвращается в первоначальное положение и скрепер движется к к месту загрузки.
При длительных транспортных пробегах
Заполнение граф основной надписи чертежана рнс. 30
1 — Скрепер с элеваторной загрузкой. Чертеж общего вида; 2 —ДМ.СП.00.000 ВО; 4 —Э; 7 — 1; У —2
Техническая характеристика
Емкостьковша,.и3 2,5
Шириназахватаковша,м . . .2,0
Глубина резания (наибольшая), ли 16,0
Механизм загрузки ковша . . . скребковый элеватор
Скорость цепи элеватора, м/сек 1,5 Разгрузка ковша свободная
Вес скрепера, кгс 3200
В верхнюю часть силовой рамы вставлены пальцы, на которых шарнирно подвешен элеватор. Элеватор может поворачиваться относительно этих шарниров.
Нижняя часть элеватора опирается на кронштейны с резиновыми упорами.
Для скрепера данной емкости средняя толщина стружки при работе в грунтах до III категории + 5 см.
Путь наполнения скрепера
Перечень составных частей
Фермат
Зона
Поз.
о?
Наименование
Кол-во
Примечание
1
СО.010
Сборочные единицы
Рама
1
2
00.020
Рама тяговая
1
3
00.030
11 ри цеп ное
1
4
00.040
устройство Элеватор
1
С
-J
00.050
Ковш
1
время наполнения
производительность элеватора
Пэ=-2+=-2225. ~ з л3/лшн=0,05 м^^сек.
Из конструктивных возможностей, связанных с внутренним размером ковша, длина скребка элеватора 1^— 1,62 лг, высоту скребка назначаем й э = 0,1 м. Принимая коэффициент заполнения пространства между скребками в среднем /(„ = — 0,4, получим скорость движения скребков
W<,
0,05
1,62-0,1.0,4
0,8 mJ сек;
принимаем с некоторым запасом иэ=1 м;сек= = 100 cmJcck. Тогда П9= 1 ■ 1,62-0,1-0,4-уо ~ О,1 mJ сек, где уп — объемный вес рыхлого грунта (уо ~ 1,5 т-ма\
Отсюда необходимая мощность для загрузки скрепера срезанным грунтом при помощи элеватора
75ц
1,1 + 1,25)^5,4 л. с., 75.0,7К
рама фиксируется дополнительно транспортными цепями.
Спереди рамы приварены боковые листы, которые соединяются между собой ножевой балкой. На боковых листах приварены кронштейны гидроцилиндров подъема и опускания силовой рамы, а также устанавливаются съемные опоры элеватора. Шарниры крепления цилиндров поворота ковша установлены на верхней части рамы. На ножевой балке установлены ножи. Нижние кромки боковых листов защищены вертикальными съемными ножами.
Сверху рама имеет проушины с пальцами для шарнирной подвески ковша и элеватора скрепера. В средней части с правой и левой сторон балки рамы приварены кронштейны упряжных шарниров, соединяющих силовую раму с рамой тяговой.
где т| — к. п. д.;
Lr — горизонтальная составляющая пути перемещения грунта элеватором, лц
Н — высота подъема грунта, м;
К — коэффициент, равный 1,1 136].
Подсчитаем величину сопротивлений грунта разработке скрепером данной емкости без элеватора (1^р):
rp=r1+r2+uz3,
где ^=//1^=200-5-1,5=1500 кгс;
W^WXIH (/г+0,44-//)= 1500-2-1,25(0,05х ХО,44-1,25) « 1600 кгс;
U73= 1350 сп ~ 400 кгс (дп по прилож. 7 равно 0,3 Л13; остальные обозначения см. на стр. 48).
« 2,2 л. с.,« 2,2 л. с.,
« 2,2 л. с.,
« 2,2 л. с.,
Расчеты подтверждают, что загружать скрепер со свободной загрузкой следует при помощи толкача (второго трактора), так как тягового усилия и мощности тягача достаточно только для резания грунта (№г).
Вес грунта в скрепере Gr равен
Gr=^Y0/<Han=2,5.1,5-1/1 « 4,0 т.
Сопротивление перемещению машины
rn=(G + Gr) /=7200-0,06 — 430 кгс.
Отсюда величина нужной мощности определится по формуле
_ Щпур430-1,4
~ ^270270
где гр — рабочая скорость движения, км/ч.
Резерв мощности тягача для использования на привод элеватора найдем по таким расчетам:
суммарная тяговая мощность
., Тиу 2000-1,4
мощность, затрачиваемая на резание, NT = N^38 .-1522-^28 л. с.
Тогда N^ — TV^IO л.с.; значит в ряде случаев при использовании элеваторной загрузки возможна работа запроектированного скрепера без толкача, что значительно повышает технике- экономические показатели работы скрепера.
Рассчитаем усилия, передаваемые цепью элеватора, и подберем цепь.
Величина статического полезного окружного усилия на звездочке равна
£c=^!L^22±±1L~280
1
Предполагаем динамичность приложения усилия на скребке при встрече с несрезанной частью стружки грунта III категории. Жесткость препятствия примем ориентировочно ^ = 800 кгс/см 132]. Жесткость цепи значительно больше этой величины, поэтому в расчет вводим жесткость препятствия. Ориентировочно вес погонного метра пени равен примерно 7 кг; общий вес цепи равен /ц-7 = 4-7 = 28 кг, где /ц=4 м (см. рис. 30).
Сила инерции
Р.,^^ 1/^2=100^ 800—^480 кгс.
Суммарная сила на цепи (расчет ведем с запасом на одну цепь) равна
Р^ = Рс + Ри = 760 кгс.
Наибольший рекомендуемый запас прочности — до 20. Разрушающая нагрузка
Рр = 20-760= 15 200 кгс.
Можно выбрать цепь втулочно-роликовую с шагом / = 44,45 мм (Рр=12 000 кгс, вес 1 пог. м цепи=7 кг) или с /=50,8 мм (Рр=16 000 кгс, вес 1 пог. м цепи=9 кг).
Принимаем / = 50,8 мм. Тогда диаметр звездочки при количестве зубьев г=16 будет равен [43]
£>3 = 51,26-5,08260 мм.
Момент на валу звездочки при спокойной работе
М3 - Рс - 0,5Ц = 280-13 = 3640 кгс - см.
На тракторе установлен насос НШ-46, ему соответствует по удельной производительности гидромотор МНШ-46, развивающий наибольший крутящий момент 690 кгс*см.
Необходимое передаточное отношение редуктора ip равно
_ .М3 _ 3640 _ -
Р Мп 690
Усилия по штокам цилиндров механизма разгрузки ковша (см. рис. 31):
I ковш в нижнем положении полностью загружен грунтом
р Gr-0,3+GK-0,2 _4500 ц0,3
где GK — вес ковша, GK ^ 500 кг.
II ковш в крайнем верхнем положении; липкий влажный грунт полностью завис в ковше
р Дг-О^+бк-Щб ~ 8000 кгС1 ц 0,5
По данным справочника [32] выбираем два цилиндра 0 = 80 мм, Рц. макс = 5030 кгс.
ОДНОКОВШОВЫЕ ЭКСКАВАТОРЫ
Задание 1. Спроектировать элеватор с ковшом емкостью 0,65 ж3 со специальным устройством для улучшенной очистки ковша обратной лопаты (рис. 32).
За основу принят экскаватор Э-652, предна-- значенный для земляных работ общего назначения на строительстве, в карьерах, а также на погрузочно-разгрузочных работах; мощность двигателя Л'=80 л. с.
Для лучшей очистки дно ковша выполнено укрепленным на шарнире и удерживается в нужном положении гидравлическим цилиндром; очистка производится принудительным поворотом днища; конфигурация стенки выполнена в виде части цилиндрической поверхности, ось которой совпадает с осью поворота днища.
Поверочные расчеты основных размеров
Вес экскаватора G=19,9 т.
Емкость ковша q= 0,65 ж3.
0(00(0Рис. 32, Общий вид экскаватора с ковшом 0,65Рис. 32, Общий вид экскаватора с ковшом 0,65
0(0
0(0
Рис. 32, Общий вид экскаватора с ковшом 0,65
Рис. 32, Общий вид экскаватора с ковшом 0,65
Заполнение граф основной надписи чертежана рис. 32
Экскаватор с очисткой ковша. Чертеж общего вида;
2 —ДМ. ЭК. 00.000 ВО; 4 — Э; 7—1; у —2
Техническая характеристика
Емкость ковша, лР0,65
Скорость передвижения, км/ч . . . . 1,6—3
Наибольший преодолеваемый угол подъема, град ............22
Производительность, лг/ч103
Наибольшая глубина копания, мл для траншеи 5,6
для котлована 4,0
Перечень составных частей
Формат
Sona
1103.
3 5 Si
Наименование
Кол- но
Примечание
Сборочные единицы
1
01.060
Кабина
1
2
02.000
Стойка
I
3
03.000
Стойка передняя
1
4
04.000
Стрела
1
5
05.000
Рукоять с ковшом
1
6
06.000
Механизм поворота
1
7
07.000
Рама ходовая
1
8
08.000
Механизм ходовой
1
9
09.000
Противовес
1
К)
10.000
Установка двигателя
1
11
11.000
Гидроснстема
1
12
12.000
Механизм управления
1
13
13.000
Лебедка главная
1
14
14.000
Лебедка стрелы
1
6
ДМ.ЭК.00.000 во
5
с
Разраб.
Провор.
Рук. Н. контр.
У тв.
—
—
—
Экскаватор с очисткой ковша Чертеж общего вида
Лит.
Лист
Листов
э
2
2
Инет.Каф.
Студ. группа
Для определения основных показателей см. прилож. 5.
Наибольший радиус копания /?к=9,12 V q= = 7,9 м.
Наибольший радиус выгрузки /^в — 7,96 v q= = 6,9 .и.
Наибольшая высота копания Нк 7,75 V q — — 6,7 м.
Наибольшая высота выгрузки /Ув = 5,35у/ q= 4,6 At.
Высота напорного вала Ни й = 3,77 V р^3,3м. з —
Высота гусеничного хода hr х = 0,894 у" q — = 0,8 At.
3
База гусеничного хода Z.o=3,24 j/ q = 2,8 At. Колея гусеничного хода В0=2,94 V q=2,3 ^и. Расстояние от оси поворота до оси пяты стрелы ап с= 1,22 Vq— 1,1 м.
3 — Длина рукояти Zp=5,0 у 9 = 4,3 At.
3 г — Длина стрелы /с = 6,88 V q™^> At. Вылет стрелы rc = 6,09 V 9=5,3 At, Вес стрелы 6С=4,4<7— 1,1=1,75 m. Вес рукояти Ор=1,55^ — 0,2 = 0,8 т. Вес ковша для средних грунтов 6к = 0,98 пг. . Другие нужные для расчетов показатели определяем по данным И. Г. Домбровского [37|. Вес поворотной платформы с механизмами 6ПОВ=0,496=9,75 т.
Вес ходовой тележки 6Т = 0,366 = 7,2 т.
Устойчивость экскаватора рассчитываем при наиболее неблагоприятном распределении нагрузок. При этом коэффициент устойчивости Дуст
Рис. 33. Схема работы экскаватора у бровки забоя
должен быть >1,15 Общий вид экскаватора (см. рис. 32) позволяет определить по масштабу ориентировочные значения плеч усилий.
Расчет на устойчивость экскаватора с рабочим оборудованием обратной лопаты ведем для двух положений.
I положение (рис. 33). Отрыв ковша от грунта у бровки забоя. Рабочее оборудование расположено поперек гусеницы. Тяговый барабан
ливается приподветренная10 лг;ливается приподветренная10 лг;
ливается приподветренная10 лг;
ливается приподветренная10 лг;
заторможен и отрыв ковша от грунта производится путем подъема.
Коэффициент устойчивости определяем, как отношение момента устойчивости Му к моменту
работа экскаватора. Чаще всего работа останав
силе давления ветра Р 30 кгс!м^, площадь конструкции F ^
Рис. 34. Схема разгрузки ковша экскаватора
1,82>1,15,1,82>1,15,4 - 6500100-3,144 - 6500100-3,14^9 ем.^9 ем.
1,82>1,15,
1,82>1,15,
4 - 6500
100-3,14
4 - 6500
100-3,14
^9 ем.
^9 ем.
опрокидывания Л10; ребро опрокидывания определяется по рисунку точкой А.
Gnmi(l,3 + 1,4) + GX.T-I,4Gc-2,45+Gp-3,6a+(GK+Grp) 2,3+РО1 -2Gnmi(l,3 + 1,4) + GX.T-I,4Gc-2,45+Gp-3,6a+(GK+Grp) 2,3+РО1 -2
Gnmi(l,3 + 1,4) + GX.T-I,4
Gc-2,45+Gp-3,6a+(GK+Grp) 2,3+РО1 -2
Gnmi(l,3 + 1,4) + GX.T-I,4
Gc-2,45+Gp-3,6a+(GK+Grp) 2,3+РО1 -2
9,75.2,7+7,2.1,4
1,75-2,45 + 0,8-3,65+2,02-2,3+4,6-2
гдеР01 = ВДК = 90-19-2,7 = 4600 кгс [37];
Кц — для грунтов Ш категории = 2,7 кгс^см-;
<+Р — вес грунта в ковше при равенстве величин коэффициентов наполнения и разрыхления грунта (Сф = ^уо = 0,65-1,6 = = 1,04 тс).
II положение (рис. 34). При выгрузке грунта на максимальном радиусе экскаватор находится па площадке с уклоном до 12° в сторону опрокидывания. Рабочее оборудование расположено поперек гусеницы, стрела и рукоять на полном вылете.
„ Му бпон (1,3+1,4)+Gx т■ 1,42
УСТ ~ "м; "g7t?6+g73?95+g72?5 ~
(устойчивость с большим запасом).
Тяговый расчет. Внутреннее сопротивление ходовых механизмов [37]
Ж. = (0,052 = 0,095) G ~ 1390 кгс.
Сопротивление инерции при трогании с места =19 900-0Л _ 2?0
И ^р 9,81-3
где и — скорость передвижения ^ 4 м^секх
t — время разгона ^ 3 сек.
Сопротивление передвижению на подъеме пути « 20°
li-,i; = G (/+sin 20°) = 19 900 (0,1 + 0,34) ^ 8800 кгс
Сопротивление ветра определяется предельным давлением его, при котором еще продолжается
W^PF = 30-10 = 300 кгс.
Суммарно наименьшее тяговое усилие должно быть не меньше
1^н 4-^н +№„ + №„== 10 760 кгс.
Тяговая сила экскаватора: по двигателю
_ 80-75.0 75 j 3Q0
° у0,4
по сцеплению
T-G^= 19 900-0,7= 13 900 кгс
или с учетом подъема пути
T^T-cos 20°= 13 900-0,94= 13 000> 10 760 кгс (сказанное выше условие соблюдается).
Для осуществления поворота днища относительно оси крепления с рукоятью ставится гидроцилиндр. Одним концом он крепится к рукояти посредством пальца, а другим — к косынкам днища (рис. 35).
Для определения внутреннего диаметра гидроцилиндра необходимо определить усилие по штоку, которое возникает при работе. Допустим, что на днище действует усилие, равное касательной силе сопротивления копанию Р^. Тогда усилие по штоку 5Ш будет примерно равняться
P/cos 45° = 4600/0,707 ^ 6500 кгс.
Определяем внутренний диаметр цилиндра
где р — давление в гидросистеме, равное 100 кгс! см1.
Расчет производительности. Теоретическая производительность
П = 60-^ = 60-0,65-37 = 144 л3/Ч
7G
Заполнение граф основной надписи чертежа на рис. 35
1 — Рукоять с ковшом. Чертеж общего вида;
2 —ДМ. ЭО. 05.000 ВО; 4 — Т; 7 — 1; 8—2
Перечень составных частей
<5
о со
О
с
° т £ 5 О у
Наименование
О а
о
Я
Ее
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
05.010
05.020
05.030
05.040
05.050
05.060
05.080
05.001
05.002
05.003
Сборочные
единицы
Рукоять
Гидроцилиндр
Днище
Тяга
Ковш в сборе
Блок в сборе
Блок головной
Детали
Зуб ковша
Палец
Палец
Стандартные
изделия
Шплинты
ГОСТ 397—66: 5x60—011 6,3x100—011 Шайба 36—011
ГОСТ 11371—
67
1 1 1
2 I
1 1
4 2
1
4
2 6
5
а
Е
3
X О
£
и
с
«3
Ct
ДМ. ЭО. 05.000 во
Разраб.
Рукоять с ковшом Чертеж общего вида
Лит.
Лист
Листов
Пров.
Т
2
2
Рук.
Н. контр.
ИнетКаф
Студ. группа
Утв.
где q—емкость ковша, xi3;
п — число рабочих циклов в минуту, п= = 60//ц = 3,7 (где /ц— теоретическая продолжительность цикла, равная 17 сек).
Техническая производительность
Пт —П^ДР^= 144-1,4-0,8-0,8 = 129 м^ч, где Км — коэффициент наполнения ковша для влажной глины равен примерно 1,4;
Кр — коэффициент влияния разрыхления грунта (для грунтов III категории Кр ~ ^ 0,8);
Kv — коэффициент изменения теоретической продолжительности цикла в зависимости от условий грунта, высоты забоя, угла поворота, условий выгрузки (/(у^0,8).
Эксплуатационная производительность, которая рассчитывается на календарное время работы экскаватора с учетом потерь времени на передвижку машины по фронту работы, набор топлива, очистку забоя и прочее, рассчитывается по формуле
ПЭ = ПДВ = 129-0,8- 103 м^'ч,
где Кв — коэффициент использования машины по времени (Лв^0,8).
Задание 2. Внести изменение в серийный одноковшовый экскаватор Э-153 с обратной лопатой емкостью 0,15 л3, приспособив его для работы в стесненных условиях. Отрывка траншеи должна быть возможной в непосредственной близости к стенам, фундаментам.
Экскаватор навешивается на измененный пневмоколесный трактор «Беларусь» и оборудуется дополнительно бульдозером. Он предназначен для механизации земляных и погрузочных работ на небольших строительных объектах и в сельском хозяйстве.
С целью увеличения маневренности работы по заданию запроектирован вынос рабочего оборудования в сторону. Решение этой задачи сводится к установке на основной раме дополнительного шарнирно закрепленного поворотного звена.
В связи с этим в конструкцию Э-153 вносятся изменения (рис. 36).
Поворотная колонка монтируется не на раме, а в конце звена. Выносные опоры шарнирно прикрепляются к этому звену с таким же расположением относительно оси поворота, как на серийной машине. На шкворне поворотного звена (рис. 37) свободно посажен блок двух цепных звездочек: одна из них в зацеплении с цепью цилиндров поворота, а вторая — в зацеплении с бесконечной цепью, поворачивающей вертикальный вал колонки. Предусмотрена возможность стопорить звено относительно рамы и колонку относительно звена. Рабочее оборудование обратной лопаты Э-153 оставлено без изменений. Запроектированное устройство в экскаваторе даст возможность выполнять работы, схемы которых показаны на рис. 38.
Определим усилия копания при работе в грунтах III категории (С—12):
Рис. 36. Общий вид экскаватора типа Э-153Рис. 36. Общий вид экскаватора типа Э-153
Рис. 36. Общий вид экскаватора типа Э-153
Рис. 36. Общий вид экскаватора типа Э-153
5
Рис, 37, Поворотное устройство экскаватора Э-153
Заполнение граф основной надписи чертежа на рис. 36
/ — Экскаватор с поворотным звеном. Чертеж общего вида; 2 — ДМ. ЭП. 00.000 ВО; 4 — Э; 7 — 1; 8 — 2
Техническая характеристика
Марка двигателяД-40
Мощность, л. с 37
Емкость ковша, л/30,15
Рабочее давление, кгс/сл2 75
Глубина копания, ,ч 2,2
Глубина резания отвалом, сл/ ....7.5
Наибольшее усилие копания, кас..,2400
Радиус копания, м 4,9
Перечень составных частей
С.
о t=
5
о х
Наименование
5
2
С §
1
2
3
4
5
6
7
8
9
01.000
02.000
03.000
04.000
05.000
06.000
00.010
00.020
00.030
Сборочные
единицы
Трактор
Поворотное звено
Рабочее оборудование
Гидроуправле- ние
Установка насоса НПА-64
Бульдозер
Опорные башмаки
Цилиндр опорных башмаков
Механизм поворота
1
1
1
1
2
1
2
2
2
Доработка
Z
5
о
S
^ о с?
С
5
ДМ. ЭП. 00.000 во
Разраб.
Экскаватор с по- вороти ым звеном Чертеж общего вида
Лит.
Лист
Листон
Пров.
—-
Э
2
2
Рук.
Инет- Каф
Студ. группа
Н. контр.
У тв.
но Домбровскому |37],
Р01 = №р = Мк = 70 -10 ■ 1,8 = 1260 кас, где к — глубина резания, равная 10 см;
I — ширина ковша, равная 0,7 лд
по Зеленину 138],
W^-Ch''35 (1 + 2,6 • 0 (! + 0,0075а) г у- + О ^нНсп где а 30°;
2 ^ 0,8;
Заполнение граф основной надписи чертежа на рис. 37
1 — Поноротнос звено. Чертеж общего вида;
2—ДМ. ЭП. 02. 000 ВО; 4 — Т; 7 — 1; 8 — 2
Перечень составных частей
o’
tz
о =
Наименование
О
я 2
С =
1
2
3
4
6
7
8
9
10
II
12
13
14
15
16
17
18
1
02.100
02.001
02.002
02.003
02.004
02.005
02.006
02.007
02.008
02.009
02.013
02.011
02.012
Сборочные единицы
Колонка в сборе
Детали
Стопор Прокладка Крышка Шкворень Регулировочная прокладка
Опора Вкладыш Крышка Поворотное звено
Звездочка Втулка Ограждение
Стандартные
изделия
Болт
М10х25—011 ГОСТ 7798—62 Гайка МЮ—
011
ГОСТ 5915—62
Шайба пружинная 10Н65Г
ГОСТ 6402—61
Шпилька МЮ х 50—011
ГОСТ 11765— 66
Цепь ГОСТ 10974—64
1
1
2
1
1
9
2
2
1
1
1
4
1
4
4
8
4
1
У
9
С
ДМ. ЭП. 02.000 во
Разраб.
Поворотное звено
Чертеж общего вида
Лит.
Лист
Листов
Пров.
Т
2
2
Рук.
Н. контр.
—-
ИнетКаф
Студ. группа
У тв.
05
Заказ № 77Заказ № 774 Работа б труднодоступном месте4 Работа б труднодоступном местеРис. 38. Схема видов работ экскаватораРис. 38. Схема видов работ экскаватора
Заказ № 77
Заказ № 77
4 Работа б труднодоступном месте
4 Работа б труднодоступном месте
Рис. 38. Схема видов работ экскаватора
Рис. 38. Схема видов работ экскаватора
Заполнение граф основнойнадписи чертежа на рис. 38
7 — Схема работ;2— ДМ. ЭП.
00.000 С; 4 —Э;5—1
F=lh\
Лсж~1,0 кг(смЧ
/>,ст=0,21Рр-0,6=0121Рр.
Отсюда следует, что
М7р = 12-Ю1-3^^2,6*0,7) (1 + 0,0075-30) 0,8 ++ 70-10-1+0,12^.
Произведя вычисление, получим U7p ^ 1520 кгс.
графическим способом, т. е. построением многоугольников сил.
По конструктивным данным, усилия на штоках гидроцилиндров, кгс:
стрелы (Рц.с) — при опускании 8500, при подъеме 6000;
рукояти и ковша (/+ р и Рц к) — при резании 3760;
при выгрузке 2800 (на каждом цилиндре).
Рис. 39. Схема к расчету лопаты экскаватора:
а—действующие усилия; б — графическое определение величин усилий
Проверим возможность получения необходимой величины {Гр действием усилий по штокам гидроцилиндров. Расчетное положение в начале копания, стрела наклонена ниже линии горизонта, ковш в положении наибольшей глубины копания (рис. 39).
По уравнению моментов относительно точки О, с учетом величины плеч по чертежу общего вида и весов узлов по каталожным данным:
И/р5 = Рц.р-0,6 + ^р-0,15 + ^ц.к-0,5 + ^к+г-1 =- 2-3760.(1,6 ; 60-0,15- 30-0,5 ■ 200-1 «~ 4720 кгс-я.
• Расстояние В'-2,6 я, отсюда возможная величина
1ГР ^ 1800 кгс;
работа в грунтах III категории возможна.
Величина и направление усилий в шарнирах ковша SK, рукояти Sp и стрелы Sc определяются
5К находим построением многоугольника сил U^p, ^к+г и Рц.к; Sp — построением многоугольника сил И7Р, 2^ (сумма веса подвижных элементов) и Рц.р; Sc — построением многоугольника сил 1ГР, 2gH (сумма веса неподвижных элементов) И Рц.с
Определение устойчивости яашины в транспортная положении (рис. 40). Координаты центра тяжести экскаватора в транспортном положении рабочего оборудования определяем по формулам:
Gnxn — GpXp 3600-1,2 — 1300-2.5 n
„ _+Уп-+ур„_ 3600-1 + 1300.1,5.„
У Л— ~ 1 I о Лк
;G4900
где Gn — вес машины без рабочего оборудования;
Gp —вес рабочего оборудования;
G — общий вес.
Центр тяжести расположен по горизонтали в пределах колесной базы.
Рис. 40. Определение устойчивости экскаватора
Преодолеваемый подъем пути по условию устойчивости определяется углом подъема а
arctga = —=0,195,
У» 1.13
откуда а=11°;
по значению тягового усилия определяется величиной сцепного веса Gcu
тогда преодолеваемый подъем определится:
tg ac = 0,9у — / = 0,9 • 0,6 - 0,2 = 0,34
при ас« 18° > а.
Значит, транспортировать машину следует так, чтобы обратная лопата находилась над кабиной. Это значительно увеличит угол подъема пути, допустимый по условиям устойчивости.
Расчет механизма поворота. За расчетное положение принимаем случай поворота оборудования к забою при наибольшем радиусе копания Рк = 4 м. При этом радиус инерции массы рабочего оборудования I ^2 м. Масса определится по формуле
т = -5к = J^92_ = 133 кгс. секг{м.
g 9,81
Момент инерции
1 = тР = 133-23 = 532 кгс-м-сек2.
Предполагаем равноускоренное движение при разгоне поворота. По каталожным данным скорость движения штока цилиндра поворота и « « 2,7 см{сек. Учитывая потери на сопротивления в цилиндрах и в цепной передаче, считаем усилие Р по штоку (полезное) равным
Р= 1980-0,75^ 1500 кгс.
Диаметр цепной звездочки равен 15 см. Подсчитаем крутящий момент:
44 = 0,5-1500-15^11300 кгс-см = 113 кгс-м;
окружная скорость поворота
<о = ^^- = 0,36 рад/сек*
по данным [37] динамический момент для преодоления инерции массы рабочего оборудования
= 94 кгс-м.
я 1,2
Тогда фактический угол разгона
/мй532-0,362 л
aD ==— 0,38 рад ~ 22 .
р 2МТ 2-94
Расчет сочленения звена с рамой. Предполагаем экскаватор вывешенным с помощью гидро- цилиндров на отвале бульдозера и ковше лопаты с опорой на зубьях на расстоянии 4,5 м от зад-
Рис. 41. Схема расчета узла сочленения поворотного звена с рамой экскаватора
ней оси. Центр тяжести машины в этом случае находится примерно над задней осью.
Вторая опора — нож бульдозера — на расстоянии 3,3 м от задней оси; ось шарнира сочленения — на расстоянии 0,9 м от оси колес по масштабу чертежа общего вида (см. рис. 36).
Определим опорную реакцию на зубьях ковша:
G4900-0,42 ^2070 кгс.
3,3+4,5
Момент в сечении по оси сочленения (рис. 41) 41 2070(4,5 -0,9) 74 50 кгс-м.
Реакция Q^4130 кгс.
18
qq890 KecjcM^ (допустимо).890 KecjcM^ (допустимо).Удельное давление в опорах шарнира
q
q
890 KecjcM^ (допустимо).
890 KecjcM^ (допустимо).
где 1980 —усилие на штоке гидроцилиндра поворота;
0,75 — к. п. д.
Напряжение в пальце на срез
т=
Q
0,785-122
410 кгс!см\
е»
п 0 70 т90 об}мин
Схема принципиальная кинематическая
Насос НШ- 46 п^МО об/мин
Двигатель кдм-i пМ500 об/мин
Насос НШМ6 п=МУО об/мин
Транспортер Ротор-
10300
. - J ^ Гидромотор на Мб ту/бонм-п - Мбб'об/мин
\ Редактор планетарный
0081
Коробка переменыКоробка передан Loop тобой \38ездочка
передач 1= 63-18 ^Д ^ ^ трактора С~Ш редуктор гусеничная
Рис, 42. Общий вид роторного экскаватора
Напряжение в сечении а—а отливки поворотного звена (материал — сталь 25Л): при ширине звена, равной 40 см, момент сопротивления определится по формуле
j0230^-2£) ~2090 см3;
6-30*
Техническая характеристика
М _ 745 000 ~ 2090
М
GC.K = ~
к 27-3-40
360 кгс/см2;
230 кгс/см2.
Суммарное напряжение
а = 360—230 = 590 кгс/см2 (допустимо).
§ 16. РОТОРНЫЙ ЭКСКАВАТОР
Задание. Спроектировать роторный траншейный экскаватор с гидроприводом рабочих органов (рис. 42). Работа заключается в модернизации привода серийного экскаватора.
Непрерывная подача и напорное усилие на роторе создаются поступательным движением тягача — базы. Трансмиссия для рабочих органов выполнена гидромеханической. Привод отвального транспортера и ротора осуществлен с помощью гидронасосов и гидромоторов. Регулирование скорости механизмов, имеющих гидропривод, выполняется бесступенчато, дросселированием в системе маслопровода.
Экскаватор предназначен для разработки грунтов III—IV категорий. Ширина траншеи /=0,8 м; глубина траншеи Н = до 1,8 м; диаметр ротора 2) = 3500 мм; радиус 7?р= 1750 мм; число ковшей zi{=14; емкость ковша q= 90 л=0,09 ж3. Скорость движения в работе ор= 100—250 м/ч.
Производительность роторного экскаватора равна
j-r _ бОдг^р/Ст’
п рыхл
где Пр — число оборотов ротора в секунду,
уэ
Пп — —-— ;
Р 60/iz
иэ — средняя скорость экскаватора, равная 190 м/сек;
h — наибольшая толщина стружки,
h = -=—^0,048 м,
ВРКрыХл 0,8-1,8-1,3
тогда
190
GO-0,048-14
4,7 об/мин;
Кн — коэффициент наполнения, равный 1;
КрЫХл — коэффициент разрыхления, равный 1,3.
Заполнение граф основной надписи чертежана рис. 42
/ — Экскаватор роторный траншейный. Чертежобщего вида; 2— ДМ, ЭР. 00,000 ВО; 4— Э; 7 — 1; 8 — 2
Производительность, ма/ч 280
Среднее удельное давление на грунт, кгс-слР 0,5
Допустимый уклон при копании, град до 10
Допустимый уклон при транспортном переезде, граддо15
Скорость резания, м/сек 1,7
о
СП
с
О “
Наименование
О
о
Сборочные
единицы
1
2
3
4 5
6
7
8
9
01.000 02.000
03.000 04.000 05.000 06.000
07.000 08.000 09.000
Трактор-тягач
Механизм
подъема ротора
Рама
Рабочий орган Привод ротора Привод транспортера
Транспортер
Нпжпяя рама
Задняя опора
1
1
1
1 1
1
1
1
1
Перечень составных частей
ДМ. ЭР. 00.000 во
Экскаватор роторный траншейный
Чертеж общего вида
Таким образом,
60.0,09-14.4,7-1
Лиг.
Лист Листов
ИнетКаф.
Студ. группа
273 мМч.
Мощность, затрачиваемая на резание грунта. На ковш экскаватора в работе действуют касательная и нормальная составляющие усилия копания (рис. 43)
PoX=UiKK; ^-(0,3^0,5)Ро1,
где Кк — удельное сопротивление копанию, равное 30 000 кге/м2;
h — толщина стружки, снимаемая ковшом (й = hx sin ср, где hv — наибольшая толщина стружки; ср — текущий угол наклона ковша в процессе копания в забое).
Угловой шаг расположения ковшей
SSISSIРис. 44. Привод транспортера роторного экскаватораРис. 44. Привод транспортера роторного экскаватора
SSI
SSI
Рис. 44. Привод транспортера роторного экскаватора
Рис. 44. Привод транспортера роторного экскаватора
« 0,023 Л.С.« 0,023 Л.С.NBNBПту ( Н270 V 2Пту ( Н270 V 2ЕS23к о2Лс оДМ. ЭР. 06.000 воРазраб.Провер.Рук,Н. контр.Привод транспортераЧертеж общего видаЛит.ЛистЛистовт22Инет.Каф.Студ. группаУ тв.ЕS23к о2Лс оДМ. ЭР. 06.000 воРазраб.Провер.Рук,Н. контр.Привод транспортераЧертеж общего видаЛит.ЛистЛистовт22Инет.Каф.Студ. группаУ тв.
« 0,023 Л.С.
« 0,023 Л.С.
NB
NB
Пту ( Н
270 V 2
Пту ( Н
270 V 2
Е
S
2
3
к о
2
Л
с о
ДМ. ЭР. 06.000 во
Разраб.
Провер.
Рук,
Н. контр.
Привод транспортера
Чертеж общего вида
Лит.
Лист
Листов
т
2
2
Инет.Каф.
Студ. группа
У тв.
Е
S
2
3
к о
2
Л
с о
ДМ. ЭР. 06.000 во
Разраб.
Провер.
Рук,
Н. контр.
Привод транспортера
Чертеж общего вида
Лит.
Лист
Листов
т
2
2
Инет.Каф.
Студ. группа
У тв.
А 360360
г 14 Угол срМаКС, соответствующий выходу ковша из забоя, определяется по соотношению
COS ф№кс = R9-2L; <рмакс « 90°.
Максимальное сопротивление действует на ковш в момент выхода его из забоя.
Рис. 43. Схема к определению сопротивлений копания ротора
Суммарное касательное усилие сопротивления копанию, если число ковшей, находящихся в работе, т 4, будет равно:
3poi=Ж* - №к [sin фиакс+sin (фмакс — Аф) 4-
+ sin (cpMahC — 2Дф)+зт(фмаксЗДф)]=
=0,8 • 0,047 - 30 000 (1 + 0,91 + 0,72+0,26);
2^01=3260 кгс;
2Ро2=Ю00 кгс.
Мощность, необходимая на копание грунта ротором,
дг 2 01°рез .
"75
и _Jt№1_=3J4:315vI90 Q g8 ^^
ре 3600Лак3600-0,048-14
Тогда
v 3260-0,88
N=— да 38 л. с.
75
Мощность, затрачиваемая на придание грунту скорости ротора,
ПтУУрез __273-1,8-0,88 g-540-3,6~ 9,81-540-3,6
(ввиду незначительной ее величины не учитывается) .
Мощность, затрачиваемая на ‘подъем грунта ковшами
273-1,8 / 1,8 , , п\ о оп=И 1,2 =3,82 л. с.,
270\ 2/
где у — 1,8 т/л?;
Н — глубина траншеи, равная 1,8 м;
Н^ — расстояние от поверхности земли до точки выгрузки грунта, т. е. до середины ковша, находящегося в верхнем положении, равно 1,2 м.
Заполнение граф основной надписи чертежа на рис. 44
I — привод транспортера. Чертеж общего вида;
2—ДМ. ЭР. 06.000 ВО; 4 — Т; 7—1; 5 — 2
Перечень составных частей
5
о О
5
с
о §
О я
Наименование
О
о К
Е 2
С т
1
06.010
Сборочные единицы
Стойка левая в сборе
1
2
06.020
Установка гидромо-
1
3
06.030
тора НШ-46 Редуктор в сборе
1
4
06.040
Барабан ведущий
1
5
06.050
Стойка правая в
1
6
06.001
сборе
Детали
Шайба
1
7
06.002
Шестерня т=3;
1
8
06.003
z=24 Фланец
1
9
06.004
Вал
1
10
06.005
Кольцо
1
11
Стандартные изделия Болты ГОСТ 7798—62: Мб х 14—011
2
12
Мб х 20—011
2
13
Винт М4х12—011
1
14
ГОСТ 1477—64
Шпонка 8x7x45
2
ГОСТ 8789—68
220220Рис,:45. Привод ротораРис,:45. Привод ротора
220
220
Рис,:45. Привод ротора
Рис,:45. Привод ротора
ДМ. ЭР. 05.000 ВОДМ. ЭР. 05.000 ВО
ДМ. ЭР. 05.000 ВО
ДМ. ЭР. 05.000 ВО
Суммарная мощность для привода ротора равна
^p = ^к + JVп^40,82 л. с.
Приняв к. п. д. ротора -qp=0,85, получим
„40,82. q
N=——=—-—=48 л. с.
0,850,85
Для транспортера расход мощности определяется по удельному коэффициенту:
^РПТ<Д=273* 0,03 = 8,2 кет ^11,2 л. с., где ЛГуд — удельная мощность, расходуемая на единицу объема отваливаемого грунта, равная 0,03 квт/м\
Для привода транспортера применен шестеренчатый гидромотор МНШ-46 мощностью 14 л. с. (рис. 44).
Диаметр барабана 7?б=200 мм.
Число оборотов барабана равно:
при скорости ленты транспортера ит = 3,8 м/сек 60ут 60-3,8,.
”б=—362 °°И^л£>б 3,14-0,2
при ит = 5,2 м/сек «б=496 об/мин.
Крутящий момент на барабане 716,2-jVTn о МкР=—L—— ^ 22,2 кгс • м;
при лб=496 об/мин <p=16,2 кгс-м.
Число оборотов вала гидромотора пГ— — 1440 об}мин.
Необходимое передаточное отношение редуктора
пТ 1440.
и= — =^ 4.
р пб 362
Проектируем планетарный редуктор, выполненный по схеме рис. 42.
Передаточное отношение равно zjz^i^ — 1 = = 4— 1=3; 23 = 32!. Принимаем z1=24, тогда 23 = 3-24=72;
2 ^2Д = _12дС^_ = 24.
222
Число сателлитов — 3.
Момент на солнечном колесе определится, как
23,4 с оМл = ——=—!— = 6,2 кгс • м.
[рт] 4-0,96
Модуль зубчатых колес т=3.
Тогда D1=D2=m23=72 мм; D3=3-72 = 216 мм.
Остальные параметры редуктора рассчитываются по обычным формулам для механических передач.
Приводной вал ротора (рис. 45) смонтирован на раме рабочего органа и состоит из левого и правого полувалов одинаковой конструкции. На внутренних квадратных участках крепятся ведущие разъемные шестерни, входящие в зацепление с зубчатыми венцами ротора.
Заполнение граф основной надписи чертежа на рис. 45 /—Привод ротора. Чертеж общего вида;
2—ДМ. ЭР. 05.000 ВО; 4—Т; 7—1; У—2
Перечень составных частей
5
Наименование
О
2
е
О
CD
с
” 5
О в-
R О ^
С: =
Сборочные единицы
1
05.100
Установка гидромо-
2
05.200
тора
2
Муфта МЗП-З
2
3
05.300
Подшипник в сборе
2
4
05.400
Зубчатое колесо в сборе
Подшипник в сборе
2
5
05.500
1
6
05.600
Рама
1
Детали
7
05.006
Вал
I
Стандартные изделия
Болты ГОСТ 7798—62:
8
М16х 35—011
12
9
М20х 40—011
Гайки ГОСТ 5915—62:
8
10
Ml 6—011
12
11
М20—011
Шайбы пружинные
8
ГОСТ 6402—61:
12
16Н65Г
12
13
20Н65Г
8
Число оборотов ротора др от 4,8 до 9 об/мин, в среднем — 7 об!мин. Передаточное отношение 1=10. Число оборотов вала шестерен привода ротора п в среднем равно 70 об/мин.
Крутящий момент на приводном валу ротора
< = 716,2 —=716,2 —= 492 кгс-м. р п 70
На вал привода ротора устанавливаем 2 гидромотора ГДР-300, развивающие в сумме момент Mv = 260-2 = 520 кгс-м.
Номинальные числа оборотов гидромотора ГДР-300 пн=70—90 об/мин, поэтому при передаче < редуктора не требуется.
Для присоединения каждого гидромотора ГДР-300 к приводному валу ротора используем зубчатую муфту МЗП-З, рассчитанную на передачу 320 кгс-м, коэффициент запаса при этом ^ = 320/260=1,3-
ГДР-300 — радиально поршневой гидромотор с непосредственной передачей усилий от поршня.
Удельный расход жидкости ГДР-300 — 1,84 л/об. Производительность насоса Q = = 1,84- пн 165 л/мин.
Так как установлено 2 гидромотора, то 2Q = = 330 л!мин.
Давление в гидросистеме р=100 кгс/смЧ
Заданным параметрам удовлетворяет аксиально-поршневой насос постоянной производительности типа ПМ № 20.
Номинальное давление в полости нагнетания р = ЮО кгс/см2. Производительность насоса 361 л/мин. Скорость вращения вала п = = 1440 об/мин. Вес насоса ПМ № 20 = 70 кг. Трубопровод имеет внутренний диаметр 40 мм.
КАТОК
Задание. Спроектировать каток самоходный на пневмошинах на базе Д-627.
Проектант должен разработать вариант гидравлической системы подвески колес катка, скомпоновать подвеску и составить гидравлическую схему (рис. 46).
Запроектированный каток па пневматических шинах предназначен в основном для послойного уплотнения дорожных покрытий и оснований, улучшенных минеральными добавками или обработанных вяжущими материалами.
Взятый за основу вариант имеет гидравлическую (независимую) подвеску колес, за счет чего они приспосабливаются к неровностям укатываемой поверхности. Ввиду постоянства давления в каждом цилиндре подвески сохраняется примерно одинаковая сила воздействия каждого колеса на покрытие. В проекте разрабатывается передняя подвеска.
Вес катка G=16 tn (без балласта GT = 7 т). Количество колес я = 7 (из них 4 — ведущие). Диаметр шины /)ш=1146±10 мм.
Тяговый расчет. Возможность преодоления возникающих сопротивлений определяется максимальным значением окружной силы на ведущих колесах (РокрС)> величина которой ограничивается усилием сцепления шины с грунтом Gc= G — ^9200 кгс п
P^C>^>I^,
где <р — коэффициент сцепления;
VU7 — сумма всех сопротивлений, возникающих при рабочем режиме.
2Г=ГП+Г£-+ГЮгде U7n — сопротивление перекатыванию катка,равное Gf;
G — вес катка; /— коэффициент сопротивления перекатыванию катка, с учетом трения в подшипниках; зависит от характера и степени уплотнения грунта (/ = 0,13).
1^ = 0,13-16 000 = 2080 кгс;
Wj — сопротивление от преодоления уклона, равное G ■ i (t — расчетная величина подъема). Предельный уклон дороги 3% («Строительные нормы и правила для асфальтовых дорог»).
U7.= 16 000-0,03 = 480 кгс;
Ги — сопротивление от преодоления сил инерции;
Ц716000-1,4 = 2д0
11gt 9,81-8
где g — ускорение силы тяжести, м/сек^;
оср — средняя рабочая скорость катка, м/сек; t — время разгона, сек.
Сопротивлением воздуха пренебрегаем, так как скорость мала.
2^ = 2080 + 290 + 480 = 2850 кгс.
Коэффициент сцепления ф = 0,6 (что соответствует /=0,13);
Тогда РокрС = Оф 5400 кгс.
Таким образом, /«£с> 2^> следовательно, условия движения выполняются.
Принимаем расчетное окружное усилие Рокр= = 2900 кгс 2^-
Необходимый крутящий момент на каждом колесе
М,р = ^< = —=374 кгс>п4
где г — рабочий радиус колеса, м;
г = Е.гй;
г0 — радиус шины в свободном состоянии, равный 573 jhjh;
е — коэффициент деформации шины, равный 0,9.
г = 0,9-573 = 516 мм.
Необходимая мощность при рабочем режиме;
Д, = /окрУ = 2900-9 = | IQ с 270п270-0,87
где и — рабочая скорость катка, км/ч;
т] — к. п. д. трансмиссии от двигателя к ведущим колесам.
В транспортном режиме каток движется при меньших сопротивлениях, но с повышенной скоростью. Движение — по укатанной дороге с асфальтобетонным покрытием.
Рис. 46, Общий вид катка на пневмошинах
Ш
123456781234567801,00002.00003.00004.00005.00006.00007.00008.00001,00002.00003.00004.00005.00006.00007.00008.000НаименованиеНаименование1 11 13 47 11 11 13 47 1
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
01,000
02.000
03.000
04.000
05.000
06.000
07.000
08.000
01,000
02.000
03.000
04.000
05.000
06.000
07.000
08.000
Наименование
Наименование
1 1
1 1
3 4
7 1
1 1
1 1
3 4
7 1
Заполнение граф основной надписи чертежана рис. 46
1—Каток на пнезмошинах. Чертеж общего вида; 2—ДМ. КП. 00.000 ВО; 4—Э; 7—1; 8—2
Техническая характеристика
Вес катка с балластом, кгс..16000
Наибольшая нагрузка на колесо, кгс 2280
Давление воздуха вшинах,ат3,5ч-5,5
Размер шин12.00—20
Наименьший радиусповорота,м5,65
Число передач: вперед 3
назад 3
Скорость движения, км/ч . . .0,3ч-25
Рулевое управлениемеханическое
с гидроуси-лителем
Перечень составных частей
Сборочные единицы
Рама с балластом Установка силовая Кабина в сборе Система управления Подвеска передняя Подвеска задняя Колесо в сборе Привод
Сумма всех сопротивлений при транспортном режиме
S^TP = ^n + ^ + ^H4-^0.
Сопротивление перекатыванию катка без балласта
№п = (?т/ = 7000-0,015= 105 кгс, где / — коэффициент сопротивления перекатыванию колес при движении по уплотненной дороге (/ = 0,015).
Сопротивление от преодоления подъема ^,-0,03-7000 = 210 кгс.
Сопротивление от преодоления сил инерции
I^^L-^LM- юо кгс.
gt 9,81-60
Сопротивлением воздуха движению (1^в) пренебрегаем, так как и <50 км{ч.
Подставив цифровые значения всех сопротивлений, получим
2^тР= 105 + 210+ 100 = 415 кгс.
Принимаем 2^7тР==450 кгс.
Необходимый крутящий момент на каждом ведущем колесе
Д1= Рокр1 = 450^-0,516 =58 к
кр п4
где /2 = 4 — число ведущих колес;
г—рабочий радиус колеса-под нагрузкой (Г —516 ММ).
Необходимая мощность для движения катка при транспортном режиме
,, Р450 * 30с
Л/ = °*р = 57 5 д. с.
270т|270-0,87
Оставляем двигатель дизель четырехтактный марки АМ-01 мощностью ПО л. с., установленный на катке Д-627.
Расчет подвески, колес /рис. 47). По аналогии с существующими катками назначаем величину отклонения каждого колеса от средней опорной поверхности катка по вертикали в пределах + 10 ель На каждое колесо катка в работе приходится нагрузка
п G 16 000
G, = — — 2300 кгс.
177
Балансиры задних ведущих колес опираются непосредственно на гидроцилиндры. Передняя подвеска выполнена рычажной. По конструктивным соображениям отношение плеч рычага по масштабу равняется 180/270 — 2/3 (меньшее плечо на цилиндре).
Усилие по штоку равняется
2300 — -4450 кгс.
12
Ход поршня /Д = 20-2/3 — 13,5 см.
Для задней подвески: Р2 = 2300 кгс; Н2 = — 20 см.
При равном давлении масла в цилиндрах соотношение диаметров будет такое:
С достаточным приближением выбираем по нормальному ряду диаметров [32] Dv = 80 мм, тогда О2=О1/1,23 « 65 мм.
Рабочий объем масла в цилиндрах равен:
Q - 0,7850? • /Д • 3 + 0,78502 - 7/3 - 44700 см3.
^0
Рис. 47, Подвеска передних колес катка
Для восполнения объема масла в цилиндрах или погашения избытка — при резком опускании или подъеме отдельных колес на неровностях пути — ставим аккумулятор в сети гидравлической подвески трех передних "колес и два — для задних колес. В гидросхеме (см. рис. 46) предусмотрена возможность отключения каждого аккумулятора.
Давление масла в гидросистеме определится по формуле
Наименование
Продолжение
4450
50,3
90 кгс[см2.
Заполнение граф основной надписи чертежана рис. 47
1 о е
8
О
К
S = OS
Наименование
D
о К
$
g.2
Сборочные единицы
1
05.010
Шкворень в сборе
1
2
05.020
Цилиндр в сборе
1
Доработка Мн 1250— 60
Детали
4
05.002
Коромысло
1
5
05.003
Крышка
1
6
05.004
Гайка
1
7
05.005
Крышка
1
8
05.006
Втулка
1
9
05.007
Втулка
1
10
05.008
Палец закладной
1
11
05.009
Втулка
1
12
05.011
Втулка
1
13
05.012
Прокладка
1
14
05.013
Прокладка
1
15
05.014
Крышка
1
16
05.015
Рычаг
1
17
05.016
Крышка шкворня
1
Стандартные изделия
18
Болт М8х30—011
ГОСТ 7798—62
2
19
Болт МЮхЗО—ОН ГОСТ 7798—62
16
20
Болт М21 х 1,5х х 30—011
ГОСТ 7798—62
4
21
Гайка М145х 2—051
ГОСТ 1187—66
1
22
Шайба 15—011
ГОСТ 3693—52
4
23
Шайба пруж. 10Н65Г ГОСТ 6402—61
16
24
Шайба упорная 70
ВН—514—57
1
/—Подвеска передняя (средняя). Чертеж общего вида; 2—ДМ. КП. 05.010 ВО; 4—Т; 7—1; 8—2
Перечень составных частей
25
26
27
28
29
30
Шайба ШЕ 3—36 МН 787—60
Планка закоеиит. 70 ВН—514—57
Подшипник 38217 ГОСТ 7872—56 vГОСТ 6418—61
^МН 180-60":
110—80—8 120—105—8 150—130—8
ДМ. КП. 05. 010 во
Разраб.
Пров.
Рук.
Н. контр.
У тв.
Подвеска передняя (средняя) Чертеж общего вида
Студ. группа
Можно использовать насос НШ-32 удельной производительности 32,57 см*/об, тогда при пМИ11=1100 об}мин общая производительность равна 32,57 • 1100-0,9 = 32 200 см*/мин
530 cM^jceK. Значит, весь рабочий объем в цилиндрах насос может заполнить за время, равное Q/530^9 сек.
Устойчивость катка. Потеря устойчивости выражается в опрокидывании или скольжении катка. Более вероятно и поэтому более опасно нарушение поперечной устойчивости, возникающее под действием боковых сил — центробежной и силы тяжести.
На рис. 48 показано два положения на кривой постоянного радиуса R. Каток Б движется по внутреннему, каток А— по внешнему краю дороги. Полотно наклонено под углом а.
Разложим силу веса G на силу G„ нормальную к плоскости дороги, и силу Gy, параллельную этой плоскости. Боковую составляющую Р,Л центробежной силы разложим по этим же направлениям на Рц.у и Рц.г.
У катка А, движущегося по внешнему краю дороги, силы Рц.у и Gy, действуя в одном направлении, складываются. Вероятность потери устойчивости у катка А больше, чем у катка Б. Делаем расчет устойчивости катка А.
По предварительным расчетам центр тяжести находится на высоте 0,8 м. Опрокидывание будет происходить вокруг точки Л.
Ввиду малой величины углов поперечного уклона покрытий, считаем возможным пренебречь разницей просадки подвесок колес для ориентировочных расчетов устойчивости.
Учитывая еще не полную эксплуатационную проверку работы независимой гидролодвески ко-
’n=LctgP;р = 37°;7?п = 3,5-1,3 =4,55 м;
□16 000 2,5а
Р =•= 2220 кгс;
ц 9,814,55
'ц.у=2200 кгс; Рц-2 = 120 кгс; Gy=800 кгс;
G, = 15 900 кгс..
Рис, 48. Схема подвески колес катка
лес катков, для сохранения устойчивости в транспортном режиме, по-видимому, нужно отключить аккумуляторы, оставляя всю гидросистему подвески в положении «заперто».
Определим величину центробежной силы (Рц), предполагая, что наибольшая транспортная скорость и = 30 км/ч = 8,34 м/сек:
р GTy3 ,
задаемся допустимым значением угла поворота колес р = 30°, Rn— радиус поворота; Рп = = L ctg р = 3,5 ctg 30° = 3,5 ■ 1,7 = 5,95 м; L — база катка, L = 3500 мм
200^.^^8400 кгс.
ц 9,815,95
Угол наклона полотна дороги принимаем а = 3°.
Gy 370 кгс; Gz « 6990 кгс;
Р^.у яг 8350 кгс; Рц г 440 кгс.
Коэффициент устойчивости в транспортном режиме равен
^ц.у^+^^+^ц.г' 2
6990-0,8 8350-0,8+370-0,8 + 440-0,8
Таким образом, на скорости 30 км/ч (каток неустойчив), следовательно, проектировать каток с такой транспортной скоростью не рекомендуется. Выбираем скорость движения v = 25 км/ч, при которой те же расчеты дают /<у=1,15.
Коэффициент устойчивости для рабочего режима. Максимальная рабочая скорость — у=9 км^ч 2,5 м/сек.
Тогда коэффициент устойчивости К = 5 с большим запасом.
Определение наибольшего усилия, которое требуется для поворота колес на месте. По ориентировочным экспериментальным данным можно вычислить момент сопротивления повороту нагруженного колеса на пневмошине,
Л4П = К3 — а^К3 кгс-м,
где о — среднее давление на площади контакта шины с опорной поверхностью, кгс/м2;
7 = — ^0,7,2а
где а — большая полуось эллипса площади контакта, а ^0,25 м (рис. 49),
Площадь контакта определится по формуле + -л^+-3,14-0,25-0,14^0,11 м2, тогда
<7=2222^20 900 кгс/м2;
далее:
/( = 0,7-0,5 = 0,35.
Вычислим МП
Л4п = 0,73- —-20 900-0,6-0,353 = 48,5 кгс-м.
п12*
Проверим возможность осуществления поворота колес. Момент па рулевом колесе (штурвале)— Mp = RKP, где RK — радиус штурвала, м.
Определим величину момента, поворачивающего колёса:
М = 20-Л1р = 20ад
где 20 — передаточное отношение рулевого усилителя.
Этот момент должен быть не менее ЗЛ4П (три колеса). Тогда усилие на штурвале
5 _ ~ 29 кгс,20£к20-0,25
что допустимо, так как по данным [45] усилие рабочего для поворота колес на месте — до 40 к.2С.
2 а=500
Рис. 49. Схема к расчету устойчивости катка
Проверка прочности основного сечения шкворня поворотного колеса. Берется аварийный случай — наезд двумя колесами на непреодолимое препятствие по инерции с выключенным сцеплением.
Предполагаем жесткость шины весьма небольшой по сравнению с жесткостью металлических конструкций подвески, тогда сила инерции
=—-2сш =
и у 981
= 136 л/ 11^1.2-500^17 400 кгс,
V 981
где у — средняя рабочая скорость, см(сек\
с,„ —-жесткость шины [32], кгс/см.
Реакция на колесе при наезде на препятствие
RX=P,X — Gf= 17 400 — 16 000 - 0,13 = 15 320 кгс.
Изгибающий момент в сечении х—х (см. рис. 49), действующий на шкворни двух колес: ^, = ^.80=15 320-80=1 220 000 кгс-см.
Момент сопротивления сечения
^ = 0,1 (122 — 82) = 121,6 см3.
Напряжение в сечении
с =1Н 5040 кгс/см3.
0,785 (12а —8а)W-2
Материал шкворня — сталь 20Х; допустимое напряжение
[а] == ^ ~ 5650>а.
1,15 1,15
§ 18. МАШИНЫ ДЛЯ СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ
Задание 1. Запроектировать щетку для подметания тротуаров, как вариант прицепного оборудования к тягачу тротуароуборочной машины Т-30 (рис. 50).
Привод щетки осуществляется от тягача через карданные валы, конический и цепной редукторы.
Поворот щетки осуществляется с помощью гидроцилиндра с замковыми устройствами, которые фиксируют поршень в крайних положениях. В транспортном положении щетка поднята.
Оригинальной разработкой проекта является параллелограммный механизм подъема щетки с кожухом. Подъем щетки осуществляется двумя гидроцилиндрами посредством системы рычагов параллелограммной подвески.
Вал щетки — сварная труба, на которой намотана проволока, прикрепляющая ворс щетки. Все оборудование установлено на одноосном прицепе с неуправляемыми колесами от мотороллера.
Насос, бак и распределитель гидроуправления установлены на тягаче.
По данным Академии коммунального хозяйства для подобной щетки крутящий момент равен 23 кге-м. С учетом потерь принимаем расчетный момент 44 = 25 кге-м.
Общее передаточное отношение
t = -^=—=3,28,п 250
где по — скорость вращения вала отбора мощности тягача, пи = 820 об/мин;
п — расчетная скорость вращения щетки. Для цепной передачи выбираем ь2 = 2, тогда для конического редуктора ^ = 3,28/2 = 1,64.
Направление вращения щетки «против хода», т. е. окружная скорость нижних концов ворса, направлена вперед по движению машины. Это определяет необходимость конструирования цепной передачи с ведущей нижней ветвью и устанавливать натяжное устройство на ведомой верхней ветви (рис. 51). Ставим оттяжную звездочку с пружиной кручения. Межосевое расстояние по конструктивным соображениям может
-Л:
w>
U^^ U-Z
ИЯХЭУп HOHnoYntdll №19 ИИТПрО '05 ‘2nd
оьогаш пшоон'тон
" OdQQlUQ
№9
U
pwgipou
"«Пднтт^бЗрп]
пшо!/одои\ dpHrn/hViadgnj
вончиопиппнпаи dwoxo
угкт он эхйид wohqo д (godpHns/ng Shiode odfiModouuo Ko^oahnt/godgnj anHOhawndy
wtvg1^ =ш 'z'
'№1
в
wwg b=LU
мтпишаш tiDwi/onuntiHndu гдаз
№7 0
OSH 0Й
01
Заказ Ne 77
QOSQOSРис. 51, Цепной редуктор привода щеткиРис. 51, Цепной редуктор привода щетки
QOS
QOS
Рис. 51, Цепной редуктор привода щетки
Рис. 51, Цепной редуктор привода щетки
Заполнение граф основной надписи чертежана рис. 50
/—Щетка прицепная. Чертеж общего вида;
2—ДМ. ЩП. 00.000 ВО; 4—Э; 7—1; 8—2
Техническая характеристика
Ширина убираемой полосы, л1 . . .1,2
Рабочие скорости машины, км/ч;
наибольшая 5,0
наименьшая 3,4
Производительность, м?/ч6OO-5-1OO
Число оборотов щетки, об/мин . . 160ч-300
Радиус поворота по наружному контуру, м ...........2,3
Перечень составных частей
В
е
ЕС
го о С
I * о ?
Наименование
О
П
1g
Сборочные единицы
1
01.000
Цилиндр поворота
1
2
02.000
Ход колесный в сборе
1
3
03.000
Рама
1
4
04.000
Поворотное устройство
1
5
05.000
Цилиндр подъема
2
6
06.000
Редуктор цепной
1
7
07.000
Редуктор конический
1
8
00.010
Вал привода
1
9
00.020
Устройство прицепное
1
10
00.030
Поперечина
1
11
00.040
Рычаг
1
12
00.050
Кожух
1
Ь
2
КС
ДМ, ЩП. 00,000 во
Разраб.
Пров.
Рук.
Н. контр.
—
Щетка прицепная Чертеж общего вида
Лит.
Лист
Листов
Э
2
2
ИнетКаф
Студ. группа
Утв,
быть порядка 0,5 м. Ориентировочный размер шага цепи — 500/30 ^ 16,6 лш, принимаем / = 19,05 лип
Назначаем число зубьев меньшей звездочки Zt = U, тогда г3=22; диаметры звездочек определим по таблице Справочника металлиста [43 J, где даны диаметры для шага /о = 10 аш;
Dt = 19,05-35,49 -67,61 лиц
£)3=19,05-70,27=133,7б мм.
Т
Заполнение граф основной надписи чертежана рис. 51
/—Редуктор цепной. Сборочный чертеж;
2—ДМ. ЩП. 06.000 СБ; 4 — И; 8—1
Спецификация
3 а
е
3 с
Я
О £
О у
Наименование
О
о
S
с §
Документация
ДМ. ЩП.
Сборочный чертеж
06.000 СБ
Сборочные единицы
1
05.010
Корпус
1
2
05.020
Крышка
1
3
05.030
Стенка
1
4
05,040
Вал
1
Детали
5
6
05.001
Штифт
2
7
05.002
Палец
3
8
05.003
Осе держатель
1
9
05.004
Звездочка г = 11
I
10
11
05.005
Прокладка
2
12
05.006
Пробка
2
13
05.007
Прокладка
1
14
05.008
Втулка распорная
1
10
16
05.009
Щека правая
1
17
05.011
Палец пружины
1
18
05.012
Шека левая
1
19
05.013
Кольцо дистанционное
1
20
21
05.014
Пружина
1
22
05.015
Палец щек
1
23
05.016
Звездочка с=22
1
24
05.017
Кольцо пружинное
1
05.018
Кольцо упорное
1
05.019
Сальник специальный
1
05.021
Прокладка
1
05.022
Втулка
1
05.023
Шайба специальная
2
Стандартные
изделия
26
Цепь ПР—19,05—2500
1
ГОСТ 10947—64
Болты ГОСТ 7798—62;
27
М8>: 16 = 011
4
28
М8х 25=011
1
29
М8х32 = 011
5
30
М12х70=011
1
31
Винг МЗх8=011
2
ГОСТ 1490—62
32
Гайка Ml 2—011
ГОСТ 5918—62
33
Шайба пружинная
20
8Н65Г
ГОСТ 6402—61
99
разрушающая нагрузка 2560 кгс,разрушающая нагрузка 2560 кгс,запас прочностизапас прочности1,25МП = 1.25-701,25МП = 1.25-70570057000,0153 ел3.0,0153 ел3.Отсюда диаметрОтсюда диаметр
разрушающая нагрузка 2560 кгс,
разрушающая нагрузка 2560 кгс,
запас прочности
запас прочности
1,25МП = 1.25-70
1,25МП = 1.25-70
5700
5700
0,0153 ел3.
0,0153 ел3.
Отсюда диаметр
Отсюда диаметр
Окружное усилие звездочки на валу щетки
Р = —^ 2^500 = 370 к£с<д2 13,376
Выбираем цепь 19,05 ГОСТ 2599—60 (приводная однорядная для сельскохозяйственных машин);
цепи 2560/3706,75 — допустимо.
Проверим величину удельного давления в шарнире цепи; длина втулки
/вт ~2s,
где с— расстояние между пластинками, с= 12,9 мм; s —толщина пластины, s = 3 мм.
/вт = 12,9+6=18,9 мм.
Диаметр валика шарнира d=6 лл, тогда удельное давление определится так:
= —^-= —70 « 3,25 кгс}мм2, что допустимо, tif/y j6-18,9
На основании этих расчетов конструируем редуктор. Принимаем межосевое расстояние А = 345 мм; длину цепи — L = tm = 19,05 - 52 ^ 1л (где т — количество звеньев цепи), вес 6 = 1,9 кг [43].
Подсчитаем размеры пружины натяжного устройства. Длина ведомой ветви цепи I (по рис. 51) равна 0,45 м; усилие, которое возникало бы от провисания цепи без натяжного устройства [39], Pf^ 46(/+0,5Л)^ 4-1,9-0,62 = 5 кгс.
Усилие Q, оттягивающее ведомую ветвь, назначаем такой величины, чтобы создать в цепи усилие, равное Ру. Графически, в зависимости от угла между двумя линиями ведомой ветви, Q^Py; момент на оси пружины, при плече рычага примерно равном 14 см, вычислится так:
Мп = 14-Q=70 кгс-см.
Примем допустимое напряжение для стальной проволоки из стали 65Г:
[а] = ат/1,4 = 8000/1,4^ 5700 кгс (см2.
Момент сопротивления изгибу проволоки
проволоки равен зз .
d=V Ю1У=/0,153^0,53 сл; принимаем d = S мм.
Рекомендуемый размер диаметра пружины
D ^ 4d « 20 мм.
Расчет механизма подъема. Определение величин действующих усилий выполним графически (рис. 52); для удобства измерений масштаб сил, действующих в точке крепления цилиндра к кожуху щетки, принимаем вдвое больше, чем сил на тяге и рычаге.
По аналогии с существующими конструкциями вес щетки с кожухом 6щ = 200 кгс; величины усилий, входящих в расчет, даны на рисунке.
Принимаем суммарный коэффициент полезного действия гидравлического механизма ц2 —0,55, тогда цилиндры должны развивать усилие, равное
Q - - — = 810 кгс, щ 0,55
<М 8104лО2 ~3,14 42<М 8104лО2 ~3,14 42-65 кгс[см*.-65 кгс[см*.
<М 8104
лО2 ~3,14 42
<М 8104
лО2 ~3,14 42
-65 кгс[см*.
-65 кгс[см*.
Наименьший диаметр цилиндров, выпускаемых промышленностью, D = 40 мм [32], Определим необходимое рабочее давление:
Заполнение граф основной надписи чертежана рис. 53
1—Снегоочиститель роторный. Чертеж общего вида;2—ДМ. СР. 00.000 ВО; 4—Э; 7—1; 8—2
Техническая характеристика
Ход цилиндров определяем графически по чертежу общего вида, т. е. L^ 320 мм.
Проверим прочность крепления рычагов. Сварные рычаги коробчатого сечения привариваются к трубе 0 60 четырьмя швами 5|\ каждый по полуокружности. Длина швов /2 = 4л-3,0 ^ 40 см; расчетное сечение швов на срез 40-0,5 = 20 см2. Усилие, срезающее швы, обратно пропорционально отношению плеч — длины рычага и радиуса трубы, т.е. 20/3^7 (см. рис. 50); значит, срезающая сила S — 600 • 7 = 4200 кг с и статическое напряжение в швах т = 4200/20 = 210 кгсдсм1, что с учетом неполного провара по длине коротких швов и некоторой динамичности приложения усилий можно принять.
Задание 2. Модернизировать роторный снегоочиститель на базе малогабаритного тягача Д-456, применив гидропривод рабочего оборудования (рис. 53).
Снегоочиститель предназначен для очистки от снега уличных проездов, рулежных дорожек, перронов, мест стоянки автомашин и самолетов, для погрузки снега в транспортные средства.
Рама коробчатого сечения, па которой смонтированы все узлы снегоочистителя, крепится к тягачу.
Привод рабочего органа снегоочистителя осуществляется от гидродвигателя НПА-64 привода навесного оборудования тягача Д-456.
Вращение с вала гидромотора через вал-шестерню и зубчатую пару с внутренним зацеплением передается па ротор рабочего органа. От ротора через карданный вал вращение передается на конический редуктор, а от него к фрезе рабочего органа.
Общая кинематическая схема представлена на рис. 53.
Ротор четырехлопастный крепится болтами к стакану, установленному на двух шарикоподшипниках.
В ступице ротора на шлицах установлен карданный вал привода фрезы. Смазка подшипников и зубчатой пары осуществляется через канал внутри оси вращения ротора.
Фреза (рис. 54) ленточного типа, трехзаход- ная, состоит из 2-х частей (правой и левой), симметрично расположенных относительно оси рабочего органа. Каждая из фрез закрепляется па валу редуктора шпонками.
Отвал выполнен из листовой стали. В нижней части приварен нож, режущая кромка которого наплавлена твердым сплавом, С целью умень-
Производительность, т/ч 80
Скорость передвижения, км/ч . . . до 14,5
Ширина захвата, м 1,3
Толщина убираемого слоя снега, я 0,75
Дальность отбрасывания основной массы снега, м 10
Перечень составных частей
ь
О в
СО О С
я
О £ о £
Наименование
С л
А
О
К
1
2
3
4
5
6
7
01,000 02.000 03.000
04.000 05.000 06.000 07.000
Сборочные единицы
Шпек
Отвал
Рама рабочего органа
Улитка с трубой
Привод ротора Гидросистема Тягач Д-456
1
1
1
1
1
1
I
——
ДМ. СР. 00.000 во
го
3
>>
О
К
С
Разраб.
Снегоочиститель роторный Чертеж общего вида
Дитера
Лист
Листов
Прев.
э
2
2
Рук.
Инет..—— Каф
Студ. группа
Н. контр.
У тв.
■
—
—
шения износа ножа и сопротивления при движении к нему крепятся быстросъемные лыжи, В средней части отвала имеется рассекатель, предназначенный для защиты редуктора от механических повреждений, уменьшения лобового сопротивления при работе, увеличения жесткости.
«Улитка» с трубой (см. рис. 53), являющаяся кожухом ротора, изготовлена из листовой стали. Соединяется с отвалом фланцем. Фланец приварен к цилиндрической части улитки. На фланце имеется паз по периметру. Аналогичный паз имеется на отвале. Фланцы соединены между собой винтами, вставленными в пазы. В случае поворота улитки (разгрузка снега производится налево или направо от продольной оси тягача,
Рис, 53. Общий вид роторного снегоочистителяРис, 53. Общий вид роторного снегоочистителя
Рис, 53. Общий вид роторного снегоочистителя
Рис, 53. Общий вид роторного снегоочистителя
Рис. 54. Фреза роторного снегоочистителя
os so
юз
Кинематический расчет* Общее передаточное число равно
^общ
2Д
,!фр
1150
150
7,66,
Ь-
Я
О
О
СП о С
1
О кг
Наименование
О
с ^
1
С к
1
01.010
Сборочные единицы
Шнек левый
1
2
01.020
Шнек правый
1
3
01.030
Редуктор
1
4
01.040
Вал
1
5
01.050
Опора
2
Заполнение граф основной надписи чертежа на рис. 54
1—Фреза. Чертеж общего вида; 2—ДМ. СР, 01.000 ВО; 4—Т; 7—1; 8—2
Перечень составных частей
ДМ. СР. 01. OGO ВО
где пфр — скорость вращения фрезы.
Передаточное число цилиндрической зубчатой передачи (привод ротора)
2^ = 1122^1,93,
Р G00
5
S
3
о
д
U
о
1-^
я
Разраб.
Проз,
Рук.
Н. контр.
Утв.
Фреза Чертеж общего
вида
Лит.
Лист
Чистов
Т
2
2
ИнетКаф
Студ. группа
в отвал или кузов автомобиля) необходимо ослабить болты и повернуть улитку с трубой на требуемый угол, а после этого произвести затяжку болтов. Улитка, кроме этого, для большей жесткости крепится к раме снегоочистителя.
Расчет привода гидродвигателя. Скорость вращения гидродвигателя па = 1150 об/мин^ ^19,2 об/сек. Давление жидкости Р= 125 кгс/с^. Подача жидкости насосом ^ = 64 см91сек..
Определим производительность насоса:
QH = ^/i = 64*19,2 = 1220 см3/сек.
Мощность насоса равна
где пр —скорость вращения ротора.
Передаточное число конического редуктора
1 = ^ = 7,66/1,93 = 3,96.
Скорость вращения фрезы с учетом принятого £
Пфр = 2111 = 600/3,96 = 152 об/лит.
Мощность на валах с учетом к.п.д. передачи (см. рис. 53):
Л\ = 17 л. с.;
У2 - У^т]* = 17 ■ 0,94 - 0,99! = 16 л. с.;
^ = ^3^ = 16-0,97-0,99* = 14 л. с.,где тр — к. п. д. открытой зубчатой пары
(П1 = 0Д4);
т]п — к. п д. подшипников (рп = 0,99).
Эффективность выполнения рабочими органами таких операций, как отделение снега от массива, транспортировка снега к ротору, сообщение снегу кинетической энергии оценивается коэффициентом полезного действия
Ph2
Пр — г v ,о40д Л д
где И — производительность ротора, тс/т,
§ = 9,81 лфсек-;
Мд— мощность, подводимая к рабочим органам, л. с.;
о — линейная скорость на концах лопаток ротора, м/сек\
лОрпр 3,14-0,45-600. . о
О р = —L_L = —=14,3,
Р 6060
дг = 125-1220 = 2 j7500
Л. С.
Нр =
80-14,З2540-9,81-17
■100 = 18%.
Пй 8-1054ОУД "540-17Пй 8-1054ОУД "540-17100 = 8,8%100 = 8,8%
Пй 8-1054ОУД "540-17
Пй 8-1054ОУД "540-17
100 = 8,8%
100 = 8,8%
С учетом к.п.д. двигателя (т| = 0,8) мощность его равна:
^ = МП = 2ЬО,8 = 17 л. с.
Крутящий момент на валу двигателя определится по формуле
Л4 = 71 620 — = 71620-^- = 1060 кгс-см.пД1150
Этот к. п.д. позволяет оценить потери, возникающие между приводом и направляющим патрубком ротора.
В качестве показателя общей эффективности рабочих органов, включая и операцию отбрасывания снега, используем общий к.п.д.
где L — дальность отбрасывания снега, м.
При малых дальностях отбрасывания на величину т] оказывают влияние потери на резание снега и транспортирование его к ротору. При большой дальности отбрасывания решающее влияние оказывают сопротивления (сопротивление воздуха, сопротивление при изменении направления движения, частиц и т. д.), величина которых возрастает с увеличением скорости.
Подсчитанные величины коэффициентов полезного действия находятся в допустимых пределах для рассматриваемых машин.
ГРУНТОСМЕСИТЕЛЬНАЯ МАШИНА
Задание. Запроектировать грунтосмесительную машину. Особенность этого примера в том, что здесь решается вопрос примерного хода разработки машин в целом, а не ее отдельных узлов.
На рис. 55 дан пример компоновки общего вида грунтосмесительной машины. Центр тяжести проектирования — на эскизном решении, которое выполнено в соответствии с таким проектным заданием:
грунтосмеситель — одного прохода (без повторных проходов по одному месту);
машина навесная четырехвальная: рыхлитель, измельчитель, двухвальный смеситель;
база — гусеничный трактор с максимальным использованием узлов трактора Т-100 МГП гид- рофицированного;
в проекте разработать компоновку и кинематическую схему машины.
Технические данные. Нормы расхода: воды — от 10 до 30 кг/м^, битума от 10 до 50 кг/м\ тип ходового оборудования — гусеничный ход с жесткой подвеской; двигатель: дизель — Д-12; мощность при п = 1500 об/мин — 300 л. с.; управление подъемом — опусканием рабочего органа — гидравлическое.
Машина предназначается для выполнения дорожных работ по рыхлению, измельчению и перемешиванию грунтов с жидкими укрепляющими материалами. Грунтосмесительная машина должна работать в комплексе с автоцистерной для
Заполнение граф основной надписи чертежана рис. 55
— Грунтосмеситель. Чертеж общего вида;
— ДМ. ГС. 00.000 ВО; 4 — Э; 7 — 1; 8 — 2
Техническая характеристика
Мощность двигателя, л. с . . . .300
Ширина захвата, м .......2,4
Наибольшая глубина обработки, см25
Рабочие скорости передвижения, м/ч 150—650 Транспортные скорости, км/ч . . -2,25—10 Удельное давление под гусеницей, кгс'слР 0,82
Перечень составных частей
i
«1
го X
Наименование
О У
е
о
о
Е
о §
Сборочные единицы
1
01.000
Рама в сборе с про-
1
тивовесом
2
02.000
Коробка раздаточная
1
3
03.000
Рыхлитель
1
4
04.000
Размельчитель
1
5
05.000
Смеситель двухваль-
1
ный
6
06.000
Кожух в сборе
1
7
07.000
Редуктор конический
8
08.000
Коммуникация для
2
09.000
воды и битума
9
Кабина в сборе
1
10
10.000
Тележка гусеничная
2
11.000
в сборе
11
Нож выглаживающий
}
12
12.000
Гидромуфта
1
13
13.000
Установка двигателя
1
14
14.000
Насос битумный до-
1
00.010
зировочный
15
Карданный вал
1
16
00.020
Карданный вал
1
17
00.030
Промежуточный под-
1
шипнпк ЯАЗ-210
18
00.040
Гидроцилиндр
2
19
00.050
Карданный вал
1
20
00.060
Передача к рыхлите-
1
ЛЮ
21
00.070
Передача промежу-
1
точная
22
00.080
Передача к смесителю
1
23
00,090
Распределительное
I
24
00.100
устройство Распределительное
1
00.110
устройство
25
Тяга
2
26
00.120
Гидроцилиндр
2
1
27
00.130
Кронштейн
28
00.140
Кронштейн
Прочие изделия
1
29
—
Насос вихревой
I
30
Э ВС-2,7
Насос объемный
НПА-64
35503550
3550
3550
/6
10500
Рис. 55, Общий вид грунтосмесительной машины
битума и самоходным катком на пневмошинах весом 12 ч-16 т.
Машина состоит из тягача и навесного оборудования. Тягач составлен из узлов трактора Т-100 МГП и специальных дополнительных узлов; гусеничная тележка тягача — удлиненная.
Движение от двигателя передается посредством турбомуфты и муфты сцепления МАЗ-525 на раздаточную коробку и далее по двум линиям: на рабочие органы и на передвижение машины (рис. 56).
Трансмиссия к рабочим органам осуществляется с использованием отдельных узлов карданных валов МАЗ-210.
Передача на передвижение машины осуществляется через муфту предельного момента, укороченным карданным валом МАЗ-210 к блоку узлов трактора: коробке перемены передач, заднему мосту, бортовым фрикционам.
На тягаче установлены насосы (битумный и для воды), их коммуникации, вся арматура и приборы управления насосами и дозировкой.
На лонжеронах трактора укреплена сварная рама, на которой установлены двигатель, все узлы и механизмы. Рама опирается на гусеничные тележки посредством балансира (без рессоры); впереди рамы под двигателем предусматривается установка противовеса, компенсирующего часть веса рабочего оборудования.
Все управление сосредоточено в кабине.
Сзади на раме тягача шарнирно укреплен рычажный механизм гидравлической системы подъема-опускания рабочего оборудования и его выравнивания в работе. Подъем осуществляется с помощью гидроцилиндров одностороннего действия, опускание — под действием собственного веса конструкции.
Рычаги механизма подъема поворачиваются в пределах угла 14° (по 7° в любую сторону от горизонтали); оси шарниров поворота совпадают с осями поворота шарниров карданного вала.
Четыре вала рабочего оборудования смонтированы в одном жестком кожухе. Конструкции валов и их рабочих органов аналогичны конструкции соответствующих валов грунтосмесительной машины Д-391.
Расчеты. Окружные скорости валов рабочего оборудования, измеренные по концам лопаток (77-800 мм^ равняются (,и/£№): для рыхлителя ср = 8; для измельчителя ои = 9; для смесителя ус = 5.
Вычислим скорости вращения (числа оборотов):
ибО /
вала рыхлителя
п =-^-190;
р 1Ь0,8
вала измельчителя zl == 214
и 11-0,8
вала смесителя
5-60
пс = - ——120.11-0,8
Диапазон скоростей передвижения ограничен скоростями передвижения трактора, находящимися в соотношении:
yt 2,36
Задаваясь наименьшей рабочей скоростью машины, равной 150 м/ч, определим наибольшую рабочую скорость:
и^с = ур"б ^ = 150- 4,3 = 650 м/ч = 0,2 м/сек.
Определим теоретическую производительность грунтосмесителыгой машины
П = у/,
где и — скорость передвижения (рабочая скорость);
I — ширина захвата;
Пмня = 150-2,42 = 360 м^/щ
Пмакс =650-2,42 = 1570 м^/ч.
Определим среднюю теоретическую производительность
„360+1570 19.30„,
Ц-п т =L== 965 м? ч.
ср-т 22/
Учитывая неизбежные кратковременные изменения числа оборотов двигателя и уменьшение рабочей скорости передвижения коэффициентом 0,9 и принимая коэффициент сменного использования машины 0,8, получим ориентировочные величины наибольшей технической производительности:
П = 1570-0,9 = 1400 м^/ч.
Принимая продолжительность рабочего дня 8 ч, получим наибольшую сменную производительность
Псм = 1400 • 8 - 0,8 = 9000 мН смен.
Определим среднюю техническую производительность машины с учетом коэффициента изменения скорости и коэффициента сменности:
ПсР = 965-0,9 = 870 ж2/ч;
Пср.см = 870 • 8 • 0,8 = 5560 м2/смен.
Подача жидких вяжущих и воды. Определяем расход битума в единицу времени: Q = qu м/мин.
Расход битума на единицу длины полосы шириной 2,42 м;
^мин = 24,2 кге/пог. м;
9макс=121 кге/пог. м.
ОО
Муфта предельногомомента
Гидромуфта
21
19
18
/2
\ Дизель В-198 Н-ЗООлс.
П
Насос нпд-69
z = h
22
23
«Г
\Hacoc битумный дозировочный
Набор сменных здездочек по Коробка перемены спец, расчетуПередач и задний
\Hacoc дихредой Ж-21
т№
■W5HHh
за
-<ГЕЕ
Рыхлитель,J3Er
8
измельчитель
С^СС U <7^/?Ь ддухбальный
Рис. 56. Кинематическая схема грунтосмесительной машины
Назначение передач
К рабочим валам машины
На передвижение
1
№ шестерни (звездочки)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
2
Передаточное число
1,5
2,9
1,12
1,61
1,61
1,61
1,0
3
0,5
3,85
3,85
3
4
Число оборотов в минуту
1500
1000
350
310
190
350
215
130
1500
500
1000
260
68
Момент, кгс-CAt
170
240
670
320
340
520
350
540
260
400
380
380
360
100*
280
140
140
40
140 2080**
5
Мощность, л. с.
300
285
270
125
120
115
145
140
75
70
67
67
63
220
210
200
230
220
210
200
6
Число зубьев
21
32
11
32
24
27
11
18
И
18
11
18
27
27
27
27
15
45
23
15
58
15
58
7
Модуль пли шаг, лич
8
12
8
44,45
44,45
44,45
8
7
7
7
8
Скорость окружная, м/сек
13
7
3,5
2,6
2,9
1,8
1,5
8,3
6,6
1,7
Примечание. К.
* Передаваемый моме
** Величина момента г
п. д, кинеь
нт ограниче три передач
этических пар принят
н муфтой предельного г с перебором.
- 0,95.
момента,
1
1III
Заполнение граф основной надписи чертежа на рис. 56
I — Грунтосмеситель, Схема принципиальная кинематическая; 2— ДМ,ГС.00,000 КЗ; 4— Э; 8—1
Таблица 4
Таблица к схеме на рис. 56(помещается на чертеже схемы)Таблица к схеме на рис. 56(помещается на чертеже схемы)
Таблица к схеме на рис. 56(помещается на чертеже схемы)
Таблица к схеме на рис. 56(помещается на чертеже схемы)
NoNo^ 30 Л. С.,^ 30 Л. С.,дг , бД+дксД 75ti2дг , бД+дксД 75ti225 000-0,1-0,275-0,725 000-0,1-0,275-0,7Л. С.,Л. С.,
No
No
^ 30 Л. С.,
^ 30 Л. С.,
дг , бД+дкс
Д 75ti2
дг , бД+дкс
Д 75ti2
25 000-0,1-0,275-0,7
25 000-0,1-0,275-0,7
Л. С.,
Л. С.,
Рабочие скорости:
Умин = 150 ж+--2,5 m]muh\
^макс =650 м]ч=10,83 м/мин.
Расход битума:
Qmhh = 2,5 • 24,2 = 60,6 кгс/мин;
Смаке "10,83-121 = 1310 кге/мин1350 л/мин.
~60,6+13101370,6
Сср=—-—=—=688 кге/мин.
32
Потребная мощность для насоса:
Qp _ 1350-6450t]v450-0,6
где р— давление на выходе из насоса, равное 6 кгс/см^.
где Н — напор, равный 50 м вод. ст.;
К — коэффициент запаса мощности, равный 1,3;
т|2 — коэффициент полезного действия установки, т]2=0,5.
Баланс мощности. Мощность на движение гусеничного тягача-базы
где 0=25 000 кг общий вес машины;
Умакс — высшая рабочая скорость, равная 650 м/ч ^ 0,2 м/сек.
Мощность на передвижение рабочего обору-
Рис. 57. Расчетная схема
грунтосмесительной машины
75Пг75Пг13-50-1,375-0,513-50-1,375-0,523 Л. С.,23 Л. С.,
75Пг
75Пг
13-50-1,375-0,5
13-50-1,375-0,5
23 Л. С.,
23 Л. С.,
Для заданной нормы разлива воды 10-^30 кге/м2 машина осуществляет расходводы^ от 24,2 до 72,6 л/пог-м.
Определим расход воды в единицу времени Q = qo л/мин, где у _ рабочая скорость передвижения грунтосмесительной машины.
Наименьший расход л 2,42-150,
Qt ==60 л/мин.
Наибольший расход
72,6-660 =7до л/^=13 л{сеК1 60
Средний расход 60+790.
Qcp =—^' = 425 л/мин.
Мощность, затрачиваемая на работу насоса.
дования и на работу по рыхлению грунта (первый вал по ходу) [32]:
Лгр = ^уд/г/ = 300-0,2.2,42^ 145 л. с.,
где Муд — удельная мощность, равная 300 л. с. /мй.
Мощность на измельчение грунта (второй вал)
Мк^0,15^ = 22 л. с.
Мощность на перемешивание (два последних вала) зависит от загрузочной весовой емкости смесителя Q
Q = л 0,25 - 7)2/у0,6 = 3,14 • 0,25 - 0,82 - 2,42 -1,7 хх0,6 ^ 1,25 тс
Мп^ 0,05(2 = 0,05-1250 ^63 л. с.
Суммарная мощность, с учетом работы насосов:
Аг^ = Л^д+Л(р + ЛД+Л/п+Л/н + ?Уб =
= 10 + 145 + 22 + 63-23 + 30 = 293 л. с.
ПО
(установленная МОЩНОСТЬ двигателя Умакс = = 300 л. с^.
Передачи, на рабочие органы и на передвижение следует рассчитывать в зависимости от скорости вращения двигателя п =1500 об}мин при максимальной мощности №акс =300 л. с.
Прочность передач рассчитывается по наибольшему крутящему моменту (по внешней характеристике двигателя) Л4„иКС = 170 кге-м и по соответствующей мощности N при этом п^ЮОО об}мин.
К. п. д. каждой передачи ц = 0,95 и-0,96.
Расчет на прочность ведется по соотношению: допустимое напряжение на изгиб зуба [39]
Рmby
где Р— окружное усилие, равное 75jV:u (где /V — передаваемая мощность, л. с.\ о — окружная скорость MjceuY
т — модуль, щи;
Ь — длина зуба, равная 10 т;
у — коэффициент подбираем по таблице 39].
Все вычисления сводим в таблицу к рис. 56.
(Подробный расчет кинематической схемы передач не приводится,.)
Распределение веса и устойчивость (рис. 57). Вес отдельных узлов и частей машины определяем по весовым данным используемых серийных узлов, а для вновь спроектированных — по аналогии с существующими подобными конструкциями.
Подходя к вычислению, как к решению плоской задачи, за оси моментов принимаем по чертежу общего вида: вертикальную ось ведущей звездочки у; горизонтальную линию — след опорной плоскости х.
Расстояние центров тяжести от осей определяем ориентировочно по масштабу чертежа общего вида.
Ориентировочные величины веса, кге:
узлы тягача:
двигатель в сборе — GT = 3500;
оборудование гидравлического управления и системы подачи битума — G., = 300;
раздаточные коробки и карданные валы — 6а,= 1600;
рама с противовесом — G4 = 4200;
гусеничная тележка в сборе — G6 = 7700;
суммарный вес тягача — GT = 17 300;
узлы рабочего оборудования:
система подъема — Ge = 2600;
рабочий орган в сборе — G7 = 5100;
суммарный вес рабочего оборудования Go = 7700.
Определение координат центра тяжести тягача.
Сумма моментов сил веса относительно оси ведущей звездочки:
= $Л + G2x2 + G3x3 -|- О4х4+G-x5 =
= 3500.4,4^300-1,4+1600.2,3 + 4500.3,52 +
+ 7700-1,3 = 44 300 кгс}м.
Сумма моментов относительно горизонтальной линии
Мх = G1y1 -l-G2y2+G3y3+G4y4 + G5y5
21 100 кге-лп
Соответственно координаты центра тяжести тягача без рабочего оборудования будут равны
х= — та 2,56 м;
у-+« 1,22 я.
Определение координат центра тяжести рабочего оборудования. По аналогии с предыдущим:
Му0 = G6x6 + G-x- та 18 700 кге ■ м;
Mxo-G^y^G.y- та 5240 кге-м;
Хо та 2,4 лц
Уо та 0,7 ЛК
Определение координат центра тяжести всего грунтосмесителя:
У 4+=ЛП — 4+о = 25 600 кге - м;
У М, = Мх + Л1Х0 = 26 340 кге- м;
2Л+25 600 ч
г г —. —^1.03 м;
25 000
2 +26 340 _ i о
те, =— =~ 1,0а м.
Gm+G0 25 000
При определении боковой устойчивости предполагаем центр тяжести всей машины расположенным в плоскости симметрии. В этом случае тангенс угла опрокидывания вычисляем как отношение половины ширины хода к высоте расположения центра тяжести.
Величина угла опрокидывания р определяется из соотношения:
tgp — Щ2Н1~1ДЗ; р«48°.
1,05
Тангенс наибольшего угла подъема пути ct по условиям продольного опрокидывания (назад) определится приближенно, как отношение расстояния центра тяжести от оси ведущей звездочки к высоте расположения центра тяжести:
tga-KH-1,08; a «47°.
S 1,05
Устойчивость машины вполне надежна.
Г идроуправление подъемом рабочего оборудования (см. рис. 57). Усилия по штокам цилиндров найдутся из соотношения моментов. Число цилиндров в механизме — 2.
Коэффициент полезного действия механизма принимаем равным 0,9. Сумма моментов сил веса относительно точки 0
Мо ^ 7700-2,4 - 2Рп0,6 = 0, тогда
2^ ^30 000 кгс.
На каждый цилиндр с учетом к. п. д. действует сила
р; = 1500016500 кгс,
tl 0,9
Насос имеет производительность, Q равную 1,2 л{сек, и развивает давление р=70 кгс!смР.
Площадь поршня цилиндра равна
/?ц = ~яэ240 с,и2 = 0,785^.
р
Ход поршня по чертежу общего вида /ц 22 см; объем У=Рп1ц = 240-22 = 5280 см3 5,3 л.
Время на полный подъем равняется
. V 5,3 , .
С—=— = 4,4 сек.
Q 1,2
Самостоятельные конструкторские разработки отдельных узлов не включены в задание ввиду сложности и емкости проектной разработки (эскизного решения). Технико-экономические расчеты не приводятся.
В дальнейшей работе студента в институте материалы такого курсового проектирования могут быть значительно углублены, расширены и конкретизированы; дополненные, к тому же, конструктивными, технологическими и экономическими расчетами они могут служить исходными материалами для дипломного проектирования студента-исполнителя приведенного проекта.
ПРИЛОЖЕНИЯ
(Значения всех величин в приложениях даныусреднении для использования в расчетахкурсовых проектов)
ПРИЛОЖЕНИЕ /
Перевод единиц, наиболее употребляемых в расчетах дорожных машин, в СИ
(по данным ГОСТ 7664 — 61)
Масса 1 кг масса=1 кг
Сила 1 кас «10 н
Момент 1 кгс-.4« 10 нм
Работа I кгс-л«10 ш<=10 дж
Мощность 1 кгс-м/сек ^10 нм/сек=10 дж/сек=10 ет
»1л. с. «735 6/71=0,735 кет
Давление или механическое напряжение
1 кгс/см2«0,1 мн/м®=\ ат
10 кгс/см8=1 мн/м®
100 кгс/смг= 10 мн/м®
1000 кгс/ел2 =100 мн/м2
10000 кгс/смг = 1000 мн/м®
Момент крутящий:
И (л. с.)Н (кет)
М (кгс-см)=7\ 620-=9750—=
п (об/мин) п (об/мин)
=0,1 М (нм)
Угол 1 арад=0,0175 рад.
Перевод единиц системы «СИ» в единицы,применяемые в расчетах
Масса 1 кг=1 кг масса
Сила 1 н«0,1 кгс
Момент I нл«0,1 кгс*м
Работа 1 5ж«0,1 кгс-м
Мощность 1 ащ = 1 дж/сек=\ нм/сгк-^ОЛ кгс-м/сек
Мощность 1 кет —1000 em«l,36 л t
Давление или механическое напряжение;
1 н/лв «0,00001 кгс/см®
0,1 мн/м®=1 кгс/см®=1 ат
1 ж//№=10 кгс/см®
10 лн/л1а = 100 кгс/см®
100 мн/я2 = 1000 кгс/см®
1000 мн/м®— 10000 кгс/см®
Момент крутящий: М (кет)N (л. с)
М (нм)=97501—=71 620=
п (об/мин)п (об/мин)
= 10 М (кгс-см)
Угол 1 рад=57,3 град.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочные данные для разработки деталей
Таблица 5
Ориентировочные значения классов чистотыдля различных классов точности и посадок в системеотверстия
(по материалам Ленинградской научно-техническойконференции металлистов)
К h
С £
С Ь-
Посадка
|у
О °
Диаметры, мд
7
7
i
7
7
2
7
7
I
Классы чистоты
2
Отклонение отверстия
А
v8
1 77
Прессовая
Пр
v9
v3| v7
Глухая
г
V 8
V?
v6
Тугая
т
Напряженная
н
Плотная
11
V9
V8
Скользящая
с
Движения
д
v8
v7
v 6
Ходовая
X
3
Отклонение отверстия
Аа
V?
v6
v5
Первая прессовая
ПР1Я
Скользящая
са
v6
v5
v4
Ходовая
х.
4
Отклонение отверстия
А,
v6 | v5
V4
Скользящая
с4
v6 |
v5
Ходовая
X,
v6
v5
V4
Легко-ходовая
л,
v4
v3
5
Отклонение отверстия
Аз
v5
v4
v3
Скользящая
с5
Ходовая
Х6
Механические свойства стали и чугуна
Обозначения: сгв и G8iL—пределы прочности при растяжении п изгибе;а_,—предел усталости при симметричном цикле; о, —предел текучести (кге/лш2).
Числовые значения даны для стали, нормализованной заводом-поставщиком, за исключением марок, отмеченных 2) и 3)
Марка
ГОСТ
°т
°—I
Ориентировочное применение
Сталь прокатная
Ст. Зпс
380—60*
22
38
20
Детали и крепежные изделия статически нагруженные. Сварные
и клепаные конструкции. Детали из листового, фасонного, сортового проката
Ст. 5пс
380—60*
26
50
26
Высокопрочные крепежные изделия; лонжероны; средненагружсн-
ные осн, валы; звездочки
Ст. 5Гпс
ЧМТУ/ИЧМ1
28
53
26
То же, ответственные сварные конструкции
1-66
Сталь 10
1050—60*
21
34
20
Детали, требующие пластичности в изготовлении и в работе:
25
40
штампованные цементуемые с высокой прочностью сердцевины
Сталь 20
1050—60*
20
Сварные и штампованные детали, не требующие высокой прочно-
сти сердцевины; крюки, штоки, трубы и т. п.
Сталь 45
1050—60*
36
61
30
Валы, шестерни, цилиндры
Сталь 20Г
1050—60*
28
46
20
Детали, подверженные повышенному износу поверхности Небольшие статически работающие пружины и пружинящие де-
Сталь 6аГ
1050—60*
44
75
35
тали
То же2
2052—53
80
100
40
Рессоры, пружины
Сталь 20 X3
4543—61
65
80
38
Валы, червяки, шестерни
Сталь 40Х3
4543—61
80
100
35
То же
Сталь ЗОХГСА
4543—61
85
110
45
То же, особенно для работы под знакопеременной нагрузкой и
35
при низких температурах
50
25
Сварные и клепаные конструкции с толщиной стенок 6=4—10 ллц
Сталь 09Г2С
5058—G54
27
44
20
в том числе работающие при /—до —70°
То же, 6=10 льн и детали из проката толщиной до 160 лш Сварные и клепаные конструкции, 6=4—10 лш, t—до —70°;
33
50
23
Сталь ЮГС
5058—65*
28
46
20
резервуары, работающие под давлением
То же, 6=10 4ьи, t—до —40°; детали из проката толщиной
до 160 лш
Сталь 14ХГС
5058—G5*
35
50
25
Валы, рычаги, оси; сварные конструкции, 1—до —70°
О т л и
в к и стальные
Сталь 25Л
977—65
24
45
Слабо нагруженные и неответственные детали
Сталь 45Л
977—65
32
55
—
Ответственные детали
Сталь 35ГЛ
7832—65
30
55
—
То же, подверженные ударным нагрузкам
Сталь 110Г13Л3
2176—67
21
55
—'
Детали, подверженные повышенному износу, в том числе от тре-
ния о грунт
О т л
ивки
из высокопрочного чугуна
ВЧ 50—1,5
7293—54
38
50
Детали сильно нагруженные; подверженные динамическим на-
грузкам
Отливки
из серого чугуна
СЧ 15—32
1412—54
а,ш=32
15
—
Детали не сильно нагруженные
СЧ 18—36
1412—54
18
—
Ответственные детали
1 Технические условия Министерства черной металлургии.
г Сталь неотожжеиная, НВ до 269.
а Стиль улучшенная; EIB для 20Х —до 179. для 40Х — до 217, для 110Г13Л — до 170,
4 ГОСТ па низколегированную сталь.
4
ПРИЛОЖЕНИЕ
Та б ли ца
Коэффициент режима работы
а= - — (для А=2-10е, а=1) N
Значения приближенные, по материалам УЗТМ
Число циклов на гр уже-
НИЯ, .V
Коэффициент концентрации напряжения р
1 ,0
1 ,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
0,6-106
1,1
1,2
1,2
1,3
1,4
1,5
1,5
0,8 - 10е
1,1
1,1
1,2
1,2
1,3
1,3
1,4
1 ■ 10е
1,1
0,9
1,1
1,1
0,9
1,2
1,2
1,2
1,3
4.10s
0,9
0,9
0,8
0,8
0,8
6-10s
0,9
0,9
0,9
0,8
0,8
0,7
0,7
Таблица 8
Коэффициент снижения допускаемыхнапряжения в деталях из стали Ст, 3 и сталинизколегированной (Ст. НЛ) у
Г
3
х
Для значений приведенного коэффициента
концентрации у ^(
Я )
1 ,0
1,8
2.6
3,4
4,2
Ст. 3
Ст.
НЛ
Ст. 3
Ст. НЛ
Ст. 3
Ст. ИЛ
Ст. 3
Ст.
НЛ
Ст.
3
Ст.
нл
0,4
Ч-
1
0,9
0,7
0,6
0,5
0,5
0,4
0,4
0,4
0,3
— -
■ ■ *
1,0
0,9
0,7
0,6
0,5
0,5
0,2
+
0,9
0,8
0,6
0,5
0,4
0,4
0,4
0,3
0,3
-
1.0
0,9
0,7
0,6
0,5
0,4
0,4
0,3
0
0,8
0,7
0,5
0,4
0,4
0,3
0,3
0,3
0,2
0,2
—
■
0.7
0,7
0,5
0,4
0,4
—
—
0,3
—0,2
—^
0,7
0,7
0.4
0,4
0,3
0,3
0,3
0,2
—1
0,2
—
-
1
0,6
0,5
0,4
—
^' —
0,3
—
—0,6
0,6
0,4
0,3
0,3
0,2
0,2
0,2
0,2
0,1
-
0,7
-
-
0,4
—
—
—
—
— —
0,2
-1,0
+
0,5
-■
0,3
0,3
0,2
0,2
0,2
0,1
0,1
0,1
Примечание; г — коэффициент асимметрии цикла;
оСр — средние напряжения, равные °'5 ^макс^^мин^*
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Расчетные показатели кранов и экскаваторов
Таблица 9
Наименование показателя
О У
Формула
Я X CQ &
H
Коэффициент
а
ь
Весовые п оказат е ли, т с Грузоподъемность с основной стрелой без выносных опор: на минимальном вы-
Q
a-pb-Q
П
0
0,43
лете
на максимальном вы-
Qb
a+b*Q
A
П
0,8 0
0,2
0,23
лете
Общий вес: для Q до 10
G
a-rb* Q
Г
пг
0
0
0,21
1,8
для Q свыше 10
G
a-pb-Q
A
II
3,5 8
1.2 0,75
Вес 1 Л1 длины основ-
?с
a-pb-Q
Г
п
0 0,05
1 0,03
ной стрелы Вес противовеса
6П
a+b-Q
г
0
0,25
a+bV Q—7
п
1,4
Продолжение табл. 9
* По формулам, разработанным И. П. Керовым и А. Л. Холод- кавой (МАДИ). Формулы даны в упрощенном виде,
Q—грузоподъемность, тс*
Наименование показателя
й
85
О £
Формула
та
£
к
И
Коэффициент
а
ь
Линейные показатели, м Длина основной стре-
L
3/"—** a-PbV Q
пг
0
4,2
лы
Длина стрелы макси-
^П
3 .
<2-[-6 V Q
л п
0
—10
4,4
14,43
мально удлиненной
Высота подъема груза
н
a+b V Q
г
пг
—16
2,6
16
2,76
па основной стреле То же, на наибольшей
Нп
£Z-p V Q
п
—15
17,5
г
—10
12,5
Краны* (П — пневмоколесные, Г — гусеничные, А— автомобильные)
Наименование
Обозначение
Формула
К
Линейные показатели, лг Наибольший радиус капания
Пк
К i^
9,12
»» выгрузки
Ев
ка/Т"
7,96
Наибольшая высота копания
Нк
А / ?
A Vq
7,75
»5> выгрузки
Ев
5, <3d
Высота напорного вала
ЕИВ
kVq
3,77
» гусеничного хода
^ГХ
кУд
0,894
База»»
Ео
к V q
3,24
Колея»»
Ео
«Уч
2,94
Расстояние от оси поворота до
ап - с
3 /
КМ
1,22
оси пяты стрелы Длина рукояти
/р
К /q
5,0
а стрелы
3 -—
К r q
6,88
Вылет »
с
к W
6,09
Усредненные веса, тс
Стрелы
Gc
4,49—1,1
Рукояти
Gp
1,55^—0,2
Ковша для средних грунтов
GK
1,59
»» тяжелых »
GK
1,9?
Таблица 10
Экскаваторы (одноковшовые с прямой лопатой)
* По формулам, разработанным Л. В, Зайцевым, ВНИИСтрой- дормаш.
*6 {( — емкость ковша, рассчитанного па работу в тяжелых грунтах, Л1\
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Расчетные положения экскаваторов
Экскаватор стоит на горизонтальной площадке, зубья ковша находятся на уровне напорного вала. Ковш заполнен грунтом III категории на 100% в плотном теле. Производится копание с полностью выдвинутой рукоятью. Стрела под углом 45° к горизонту. При этом действуют собственные силы веса экскаватора, вес грунта в ковше, усилия на режущей кромке (зубьях) ковша; коэффициент устойчивости не меньше 1.
Экскаватор на площадке с уклоном 5° в сторону рабочего оборудования. Стрела под углом 35° к горизонту, ковш на наибольшем вылете заполнен грунтом (коэффициент наполнения /(,, = 1,5). Производится вращение поворотной платформы. Действуют центробежные силы, силы веса собственные и грунта в ковше; коэффициент устойчивости более 1,1.
Движение под уклон~20°; стрела под углом 45° к горизонту, рукоять параллельна пути, ковш на наибольшем вылете. Действующие силы — веса конструкций и давления ветра в сторону уклона; коэффициент устойчивости более 1,15.
Экскаватор без рабочего оборудования на наклонной площадке с уклоном 12° в сторону хвостовой части. Действуют силы собственного веса; коэффициент устойчивости более 1,15.
При определении моментов все силы раскладываются на две составляющие; параллельные и перпендикулярные оси вращения экскаватора. Центробежные силы определяются по формуле:
Gnar °цб = 900
где G — сила веса, тс;
п— число оборотов поворотной платформы в минуту;
г — расстояние от центра тяжести данной силы до оси вращения поворотной части, ль
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
Сроки службы машин Т^ в годах(введены в действие с 1 января 1963 г.)
Автогрейдеры 8
Автолесовозы 8
Автомобили и автотягачи грузоподъемностью (яге): до 2 5
до 4 7
более 4 8
Автомобили со специальнымикузовамиИ
Автопогрузчики 8
Автоприцепы и полуприцепы всех марок 7,5
То же, со специализированнымикузовами . . . . II
Бульдозеры, кусторезы и рыхлители тракторные мощностью, л. ел до 120 . . 6
более 120 7
Бурильно-шнековые машины 6
Вибропогружатели для погружения спай и оболочек 5
Гидромониторы 3
Грейдеры прицепные и грейдер-элеваторы , . . .7
Грейдеры (струги) путевые20
Двигатели внутреннего сгорания с числом оборотов в 1 минуту: до 500 Ю
до 1000 7
более 1000 3
Дизель-молоты трубчатые 6
Дизель-молоты штанговые 3
Домкраты винтовые и реечные 6
Домкраты гидравлические 2
Землеройно-фрезерные машины 15
Землесосы 4
Землесосные снаряды дизельные15
Канавокопатели 6
Катки моторные 8
Катки прицепные 10
Кирковщики прицепные 6
Комплекты машин для стабилизации грунта . . .6
Компрессоры передвижные, компрессорные станции передвижные 9
Копры сухопутные (со сваебойным оборудованием) 12
Краны автомобильные, грузоподъемностью, тс: до 7,5 9
более 7,512
Краны башенные максимальной грузоподъемностью, тс:*
до 2 8
более 212
Краны гусеничные и пневмоколесные грузоподъемностью, тс:
до 6.3 .10
до 2512
до 63 15
Краны мачтово-стреловые12
Краны портально-стреловые15
Краны тракторные и краны-трубоукладчики ...9
Лебедки приводные 7
» ручные 7
Рыхлители прицепные (без трактора) 6
Скреперы прицепные (без тягача) 6
Скреперы прицепные (с тягачем) и полуприцепные с емкостью ковша, л3:
ДО 3 6
более 3 7
Станции компрессорные передвижные 9
Тракторы мощностью, л. с.: до 120 8
более 120 8
Тракторы с навесным дорожно-строительным оборудованием (кроме бульдозеров, кусторезов, рыхлителей и снегоочистителей) 6
Трамбовочные самоходные машины12
Траншеезасыпатели 7
Фрезы дорожные прицепные (без трактора) . . . .6
Экскаваторы многоковшовые цепные с ковшами емкостью, л: до50 8
»200 12
»50016
»1500 20
более 1500 25
Экскаваторы одноковшовые с дизельным двигателем и многомоторным электросиловым оборудованием с ковшом емкостью, л/3: до 0,25 7
» 0,6510
» 1,612
» 615
до 1623
Экскаваторы одноковшовые одномоторные с ковшом емкостью, л3: до 0,6510
» 1,612
более 1.615
Экскаваторы роторные строительные (на базе тракторов) емкостью ковша, л: до 25 . . t.... 10
» 10012
более 10016
Электродвигатели мощностью, кет:
до 10015
более 10025
Электроподстанции передвижные до 100 квгп . . . 10
Экскаваторы роторные и специальные для строительства ирригационных каналов глубиной, jk: до 2 8
более 2Ю
ПРИЛОЖЕНИЕ 7
Данные и формулы для определения сопротивленийв работе землеройных машин
Таблица 11
Коэффициенты сцепления (ср) и сопротивления передвижению (f)
Движитель
ф
/
грунт
грунт
плотный
рыхлый
плотный
рыхлый
Гусеничный ход тракторов: сельскохозяйственных . ,
0,9
0,6
0,06
0,07
0,1
0,2
промышленных
Колесный ход тракторов: сельскохозяйственных . .
1,0
0,7
0,7
0,6
промышленных
Пневмошины:
0,9
0,7
низкого давления . - . ,
0,9
0,8
0,07
0,15
высокого давления , * .
0,8
0,7
0,08
0,2
<0Uо5 Оо5Удельные со- протиа лення копанию Кк, К^СМЛГрунты а естественно слежавшемся состоянии, которые можно отнести к данной категорииго та ,,оу 9> к о = о о н5 ь «Г*1 ГДДtf S, S mта л g *5 S. - SgES ” ex w 5 к н « RU и кI30,71,1Не мерзлые; Супесь, суглинок среднейлегкийII61,21,8естественной Суглинок, глина влажности легкаяIII121,82,7Суглинок плотный, глина средняяIV252,54,5Глина тяжелаяV50Без рыхле-Различные грунты.VI100ния не раз-Мерзлыев замеимости отгвлажностииVII200рабатыва-VIII400ютсятемпературы<0Uо5 Оо5Удельные со- протиа лення копанию Кк, К^СМЛГрунты а естественно слежавшемся состоянии, которые можно отнести к данной категорииго та ,,оу 9> к о = о о н5 ь «Г*1 ГДДtf S, S mта л g *5 S. - SgES ” ex w 5 к н « RU и кI30,71,1Не мерзлые; Супесь, суглинок среднейлегкийII61,21,8естественной Суглинок, глина влажности легкаяIII121,82,7Суглинок плотный, глина средняяIV252,54,5Глина тяжелаяV50Без рыхле-Различные грунты.VI100ния не раз-Мерзлыев замеимости отгвлажностииVII200рабатыва-VIII400ютсятемпературыТаблица 12Таблица 12Ориентировочные показатели трудоемкости разработки грунтовОриентировочные показатели трудоемкости разработки грунтовИсходные формулы для расчетов сопротивленийгрунта разработке
<0
U
о
5 О
о
5
Удельные со- протиа лення копанию Кк, К^СМЛ
Грунты а естественно слежавшемся состоянии, которые можно отнести к данной категории
го та ,,
оу 9
> к о = о о н
5 ь «
Г*1 ГДД
tf S, S m
та л g *
5 S. - SgES ” ex w 5 к н « RU и к
I
3
0,7
1,1
Не мерзлые; Супесь, суглинок среднейлегкий
II
6
1,2
1,8
естественной Суглинок, глина влажности легкая
III
12
1,8
2,7
Суглинок плотный, глина средняя
IV
25
2,5
4,5
Глина тяжелая
V
50
Без рыхле-
Различные грунты.
VI
100
ния не раз-
Мерзлыев замеимости от
гвлажностии
VII
200
рабатыва-
VIII
400
ются
температуры
<0
U
о
5 О
о
5
Удельные со- протиа лення копанию Кк, К^СМЛ
Грунты а естественно слежавшемся состоянии, которые можно отнести к данной категории
го та ,,
оу 9
> к о = о о н
5 ь «
Г*1 ГДД
tf S, S m
та л g *
5 S. - SgES ” ex w 5 к н « RU и к
I
3
0,7
1,1
Не мерзлые; Супесь, суглинок среднейлегкий
II
6
1,2
1,8
естественной Суглинок, глина влажности легкая
III
12
1,8
2,7
Суглинок плотный, глина средняя
IV
25
2,5
4,5
Глина тяжелая
V
50
Без рыхле-
Различные грунты.
VI
100
ния не раз-
Мерзлыев замеимости от
гвлажностии
VII
200
рабатыва-
VIII
400
ются
температуры
Таблица 12
Таблица 12
Ориентировочные показатели трудоемкости разработки грунтов
Ориентировочные показатели трудоемкости разработки грунтов
Принятые обозначения:
С — число ударов динамического плотномера;
й—глубина резания, елг;
— толщина (ширина) вертикальной стенки рабочего органа (зуба рыхлителя), с-и;
/ — длина горизонтальной режущей кромки или ширина захвата, сж (в формулах Зеленина в лг);
F — площадь сечения стружки, сл13;
q— геометрическая емкость ковша, м3;
qn— объем рыхлого грунта в призме волочения, лг3;
// — высота наполнения ковша грунтом, At;
у—объемный вес рыхлого грунта ^1400—1600 кг/At3;
Игр — коэффициент трения грунта по грунту, в среднем равен 0,9;
рст — коэффициент трения грунта по стали, в среднем равен 0,6;
а — угол резания: для зубьев рыхлителей, ковшей скреперов и экскаваторов равен 30-^40°, для ножей-отвалов бульдозеров — 45ч-55°, автогрейдеров — 304-50°;
е-—угол захвата: для ножей-отвалов поворотных бульдозеров 60°, автогрейдеров — 304-60э;
q—угол внутреннего трепня грунта примерно 154-35'; а. Формулы по методике ориентировочных расчетов |28j.
Сопротивление резанию, кге:
W^UiKp sin е.
Сопротивление перемещению срезанного грунта по рабочему органу, кге:
для ножей-отвалов
^2 = йпУР-ст (Цгр cos s+sin е cos3 а);
для ковшей скреперов
W^IH^ (й+0,5// sin 2q).
Сопротивление перемещению призмы волочения, кге:
^з ~ 7п¥Мтр ■
Касательная сила (Poi), сопротивление грунта копанию для ковшей экскаваторов (по И. Г. Домбровскому), кге:
Рoi = И^р = р-стРк4"^р^4~(1 ,14-1,5) KnqKH>
где Рк — давление ковша на грунт;
Кп ■— коэффициент сопротивления наполнению ковшаи перемещению призмы волочения, кге/м3;
Кп — коэффициент наполнения ковша.
б. Величина сопротивлений по уточненной методике (по А. Н. Зеленину), кге.
Для зубьев рыхлителей статического действия:
1 г— / а — 30 w^chУз !+■-
\OV
где к — для блокированного резания равно 1, для полублокированного — 0,75, для открытого — 0,5;
А — коэффициент в зависимости от изношенности зуба равен 0,9—2.
Для ножей-отвалов бульдозеров и автогрейдеров:
Гр-С/г1-35 (1+2,6/) (1+0,01а) sin3 б+РкСж+?п¥1*гр.
Для ковшей скреперов:
Гр-Сй1-35 (1+2,61) (1+0,0075а) (1+0,035) Ро++FK сж+УпУ^гр+2 ЛЛу^гр,
где рп = 1,0ч-1,05;
й —длина стружки в конце заполнения равна 0,25 4- 0,35 At.
Для ковшей экскаваторов:
без зубьев — для драглайнов, стругов в приведенной выше формуле отсутствует последнее слагаемое, для прямых и обратных лопат отсутствуют два последних слагаемых;
с зубьями—кроме того, вместо сомножителя (1 +0,035) X хРо — ставится коэффициент 2=0,64-1,0 соответственно для /=0,254-1,5 м.
Таблица 13
Удельное сопротивление сжатию стружки грунта
Кеж* кгс^см^
С
Бульдозер, автогрейдер
Ковш скрепера, струга, драг* ляйна емкостью, Д1э
до 3
До 15
1—2
0,07
0,15
0,2
3
0,16
0,4
0,5
4
0,22
0,5
0,7
6
0,25
0,6
0,8
10
0,48
1,0
1,5
16
0,72
1,5
2,0
30
1,4
3,0
4,0
Таблица 14
Высота наполнения Н (лг) и объем призмы волочения qn (лгэ) скрепера
Емкость ковша, л3
2,25
6
10
15
Н
1,0
1,5
2,0
2,3
»п
0,3
0,6
1,5
2,0
I
Александров М. П. Подъемно-транс портные машины, М.., «Высшая школа», 1963.
Базанов А, Ф. Самоходные погрузчики. М., Машгиз, 1955.
Богуславский П.Е. Металлоконструкции грузоподъемных машин и сооружений. М., Машгиз, 1969.
Вайнсон А. А. Подъемно-транспортные машины. М., «Машиностроение», 1969.
Вот ии ин А. И. и СавинИФ. Гидравлические и пневматические устройства на строительных и дорожных машинах. М., «Машиностроение», 1965.
Государственный стандарт СССР «Единая система конструкторской документации». М., Комитет стандартов, мер и измерительных приборов при СМ СССР, 1968.
Гохберг М. М. Металлические конструкции подъемно-транспортных машин. М.—Л., «Машиностроение», 1964.
Д ранни ков А. В. Автопогрузчики. М., Машгиз, 1962.
Заводчиков Д. А. Грузоподъемные машины. М., Машгиз, 1962.
Каталог-справочник «Погрузочно-разгрузочные машины», Ч. I и II. М., изд. НИЙИнформтяжмаш, 1969.
Каталог-справочник «Подъемно-транспортное оборудование». М., изд. НИЙИнформтяжмаш, 1968.
Каталог-справочник «Строительные машины». М., изд. ЦНИИТЭСтроймаш, 1969.
Каталог-справочник «Экскаваторы и стреловые краны». М., изд. ЦНИИТЭСтроймаш, 1968.
^" 14. Марочник стали для машиностроения. М., изд, НИИИнформации по машиностроению, 1965.
П а р и и ц к и й А. В., Шабашен А. Б. Мостовые краны общего назначения. М.—Свердловск, Машгиз, 1961.
Правила устройства в безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов, Госгортехнадзор. М., «Недра», 1965.
Прейскуранты оптовых цен. М,, Прейскурант ГИЗ; 1967.
Расчеты крановых механизмов и деталей подъемно- транспортных машин. ВНИИПТмаш, М., Машгиз, 1959.
Руденко Н. Ф. [и др.] Курсовое проектирование грузоподъемных машин. М., Машгиз, 1971.
Справочник по кранам. Под ред. Дуке л некого А. И. Тома 1, 2, 3. М. — Л., Машгиз, 1961 —1963.
Строгов В. Н. [и др. ] Погрузочно-разгрузочные машины. Учебное пособие для вузов. М., Трапсжелдор- издат, 1963.
Строительные нормы и правила. Ч. II, разд. II, гл. 3, Стальные конструкции: нормы проектирования. СНиП П-В. 3— 62. М,, Стройиздат, 1969.
Технические условия на проектирование мостовых электрических кранов. Изд. ВНИИПТмаш, М., 1960.
Трепсненков И. П. Краткие технические характеристики отечественных тракторов. М., 1968.
Ценник № 2 машино-смен строительных машин и оборудования. М., Госстрой СССР, 1968.
Атласы
Вайнсон А. А. Подъемно-транспортные машины строительной промышленности. Атлас конструкций. М., Машгиз, 1962.
Руденко Н. Ф. Грузоподъемные машины. Атлас конструкций. Л., «Машиностроение», 1970,
II
Алексеева Т. В. ]и др.]. Машины для земляных работ. Теория и расчет. Под ред. яроф. Бромберга А. А. М., «Машиностроение», 1964.
Баловнев В. И. и др.]. Машины для содержания и ремонта автомобильных дорог и аэродромов. М., «Машиностроение», 1964.
Бауман В. А. [и др.]. Строительные машины. Справочник. М., «Машиностроение», 1965.
Бородачев И. П. [и др.]. Дорожно-строитсль- ные машины. Справочное пособие. М., Машгиз, 1963,
Бородачев И. П. [и др.]. Справочник конструктора дорожных машин. М., «Машиностроение», 1965.
Гарбузов 3. Е. Землеройные машины непрерывного действия. Конструкции и расчеты. Под ред. Подборского Л. Е. ЛА.—Л,, «Машиностроение», 1965.
Дергачев А. Ф. Экономические основы проектирования дорожно-строительных машин. М., «Высшая школа», 1967.
Домбровский Н. Г. Экскаваторы. Общие вопросы теории, проектирования, исследования и применения. М., «Машиностроение», 1969.
Домбро в с к и й Н. Г., Гальперин At. И. Землеройно-транспортные машины. М., «Машиностроение», 1965
Домбровский Н. Г,, Панкратов С. А. Землеройные машины. Ч. I. Одноковшовые экскаваторы М., ГСИ, 1961,
Зеленин А. Н. Основы разрушения грунтов механическими способами. М., «Машиностроение», 1968.
Ицкович Г. М. [и др.|. Курсовое проектирование деталей машин. М., «-Машиностроение», 1964.
Каталог-справочник «Дорожные машины». М. ЦНИИТЭСтроймаш, 1969.
Номенклатурный справочник по машинам и оборудованию. Изд. МСД и КМ СССР. М., ЦНИИТЭСтроймаш, 1970.
Ряхин В. А., Панкратов С. А. Основы расчета и проектирования металлоконструкций дорожностроительных машин. М., «Машиностроение», 1968.
Справочник металлиста, в 5-ти томах. Под ред. Чернавского С. Л. Т. II. М., Машгиз, 1960.
Строительное и дорожное машиностроение за рубе- жом. М., ЦИНТИмаш. Вып. I. Экскаваторостросние. Под ред. Волкова Д. П. 1961. Вып. II. Дорожное машиностроение. Под. ред, Бородачсва И. II. 1962.
Хархута Н. Я. [и др.]. Дорожные машины. Теория, конструкции и расчет. Л., «Машиностроение», 1968.
Ценник № 16 для переоценки подъемно-транспортного оборудования, грузоподъемных и транспортирующих машин. М., «Машиностроение», 1970.
Ценник № 23 для переоценки строительных гг дорожных машин. М., «Машиностроение», 1970.
Атласы
Баловнев В. И., Засов И. А. Машины для содержания и ремонта автомобильных дорог и аэродромов. Атлас конструкций. М., «Машиностроение», 1965.
Бромберг А. Л. |и др.]. Машины для земляных работ. Атлас конструкций. М., «Машиностроение», 1968.
Воронцов-Вельяминов И. П. и др. Строительные машины. Альбом чертежей. Под ред. Домбровского Н. Г. М., Машгиз, I960.
Под борский Л. Е., Гарбузов 3. Е. Экскаваторы непрерывного действия. Многоковшовые строительные экскаваторы. Атлас конструкций. М. — Л., «Машиностроение», 1964,
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр,
Предисловие 3
Введение .. . • 4
Общие положения 4
Методические указания 4
Глава I
Курсовое проектирование
Основные положения 8
ЕСКД в учебном проектировании11
Оформление документов 15
Глава II
Некоторые особенности проектирования подъемно-транспортных машин (ПТМ)
Основные положения. ■23
Указания по выполнению расчетов и чертежей24
Разработка металлоконструкций25
Выполнение чертежей решетчатых металлоконструкций26
Примеры проектирования подъемно-транспортныхмашин29
Глава III
Проектирование дорожно-строительных машин (ДМ)
Общие положения46
Указания по выполнению расчетов48
Технико-экономические расчеты51
Глава [ V
Примеры проектирования машин
Рыхлитель53
Бульдозер60
Автогрейдер67
Скрепер 70
Одноковшовые экскаваторы72
Роторный экскаватор85
Каток . . .90
Машины для содержания дорог96
Грунтосмеснтельная машина105
ПриложенияИЗ
Литература119
Цена 41 коп.
ОМОСКВА<
Обозначим №v — нагрузку от ветра, равную 75 кгс (ветровая удельная нагрузка № = 25 кгс^м2; приложена на площади ^ 3 лг)
= 75-3 4-540-0,6+2500-2,9+400 = 8199 кгс-м.
Ке_Дъ=»™ = 1,19.
44ОПр 8199
Запас устойчивости
.юо-19%.
44опр
Расчет устойчивости машины, движущейся с транспортной скоростью (рабочее оборудование в транспортном положении), не приводим, так как в проекте сохранены габаритные, весовые и скоростные показатели серийного погрузчика.
Определение технико-экономических показателей (прилож. 6), ПО] и [25].
Сменная производительность (см. стр. 50)
Псм = 6,5ПчаС^ =6,5-55 360 щ/смен.
Годовая производительность (для числа смен
В ГОДУ Пси = 300)
Пг = ПсмЛсм/(г = 360 ■ 300 ■ 0,7 = 76 000 т/год.
Приведенная стоимость погрузки тонны груза С ccv . К р _ ^ПЭЛВ —I „ ^МОрМ
Псм ^1р
=J^+J^L.0,12«0,042 руб., 3607 6 000
где К—стоимость погрузчика, тыс. руб.;
Ссм —цена машиносмены, руб./смен.
Энергоемкость погрузчика
где Муст — установленная мощность.
Металлоемкость
,,G-"7800 л m
УИ = ——= 0,013 кгс т,
ТрПг 8.76000
Абрамов Н.Н
КУРСОВОЕ И ДИПЛОМНОЕПРОЕКТИРОВАНИЕПО ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬЙЫММАШИНАМ
АБРАМОВ Н. Н.
КУРСОВОЕ И ДИПЛОМНОЕПРОЕКТИРОВАНИЕПО ДОРОЖНО СТРОИТЕЛЬНЫММАШИНАМ
(ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАШИН ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ И СОДЕРЖАНИЯ ДОРОГ)
Допущено Министерством высшего и среднегоспециального образования СССР в качествеучебного пособия для студентов специальности«Строительные и дорожные машины и оборудование»высших учебных заведений
ИЗДАТЕЛЬСТВО «ВЫСШАЯ ШКОЛА»Москва 1972
6С8
AI6
УДК625.08.(075)
Абрамов Н. Н.
А16 Курсовое и дипломное проектирование по дорожностроительным машинам. Учеб, пособие для студентов дорожно-строительных вузов. М., «Высш, школа», 1972.
120 с. с нлл.
В книге изложена методика курсового проектирования дорожно-строительных машин для земляных работ и для содержания дорог. Даны указания по выполнению учебных проектов в соответствии с Единой системой конструкторской документации (ЕСКД); приведены примеры заданий и студенческих проектных решений с чертежами и расчетами; предлагаются усредненные величины показателей и коэффициентов для использования в расчетах.
3—2—76С8
108—72
Рецензенты:
кафедра теории механизмов и деталей машини кафедра дорожных машин
Киевского автомобильно-дарожного института;
канд. техн, наук Базанов Л. Ф.
Николай Николаевич Абрамов
Курсовое и дипломное проектированиепо дорожно-строительным машинам
Редактор Л. Б. Лохова. Художник В. И. Стойлев.
Художественный редактор Т. А. Дурасова. Технический
редактор 3. В. Нуждина. Корректор В. В. Кожуткина
Сдано в набор 8/Л 1972 г. Поди, к печати 4/IX 1972 г. Формат 84х1081/16- Объем 7,5 печ. л. 12,6 усл. печ. л.
Уч.-изд. л, 11,65Изд. № Стр—106
Тираж 35000 экз.Цена 41 коп.
План выпуска литературы для вузов и техникумовиздательства «Высшая школа» на 1972 г. Позиция № 108Москва К-51, Неглинная ул., д. 29/14,издательство «Высшая школа»
Типография изд-ва «Уральский рабочий», г. Свердловск, проспект Ленина, 49. Зак. 77